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Full text of "Der elektrische Lichtbogen bei Gleichstrom und Wechselstrom und seine ..."

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I 

1 



I 





Berthoid Monasch 




Xibrari? 

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1- 



Der elektrische Lichtbogen 



bei 



Gleichstrom und Wechselstrom 



und seine Anwendongen. 



Von 



Berthold Monascb, 

Diplomingenieur. 



Mit 141 in den Text gedrucicten Figuren. 




Berlin. 

Verlag von Julius Springer. 
1904. 



Alle Rechte, insbesondere das 
der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. 



76199 (^^'^'^^^ 



FEB 15 1904 

TPLN 



Vorwort. 



Dieses Buch verdankt seine Entstehung einer Quellenforschung 
über die Literatur des Lichtbogens, welche ich für meine auf 
Anregung von Herrn Professor Dr. C. E. Guye in Genf ausgeführten 
Untersuchungen über den hochgespannten Wechselstromlichtbogen 
benötigte. Die Wahrnehmung, daß sich bis heute kein Werk vor- 
findet, welches über den Stand der gesamten Lichtbogenforschung 
Auskunft gibt, veranlaßte mich, die etwas erweiterte Sammlung der 
Öffentlichkeit zu übergeben. Der Vorgerücktere, welcher zwischen 
den Zeilen zu lesen versteht, wird an vielen Stellen ersehen, wo 
die Forschung einzusetzen hat, um noch dunkle oder umstrittene 
Fragen zu lösen. Auch dürfte die mühsam unter Benutzung ver- 
schiedener Büchersammlungen zusammengestellte Übersicht über die 
experimentellen Ergebnisse der Lichtbogenforschung denjenigen, 
welche sich über das Wesen des Lichtbogens Kenntnis verschaffen 
wollen, viel Zeit ersparen, da die Originalarbeiten sich auf die 
Literatur der hauptsächlichen Kultursprachen verteilen und alle 
Werke selten bequem zugänglich sind. 

Den Bogenlampentechnikem, die keine Zeit haben, Quellen- 
studien zu unternehmen und manchmal sehr phantastische Vor- 
stellungen über das Wesen des Lichtbogen» bekunden, sowie 
Physikern und den Studierenden der technischen Hochschulen, an 
denen meistens der Unterricht über Lichtbogen und Bogenlampen 
sehr stiefmütterlich behandelt wird, dürfte das vorliegende Buch in 
erster Linie willkommen sein. 

Die Lichtbogenforschung wurde im letzten Jahrzehnt vom 
Auslande her durch die vortrefflichen Arbeiten von Professor 
Blondel in Paris, von Frau Ayrton in London und von Duddell 
und Marchant bereichert. Frau Ayrton, die gründliche Er- 



IV Vorwort. 

forscherin des Gleichstromlichtbogens zwischen Kohlenelektroden, 
hat ihre umfangreichen Untersuchungen in einem Buche „The 
Electric Are" zusammengestellt, dessen Studium allen denjenigen, 
die tiefer in das Wesen des Gleichstromlichtbogens zwischen Kohlen- 
elektroden eindringen wollen, angelegentlich empfohlen sei. 

Was die Anwendung des Lichtbogens in den Bogenlampen 
anbetrifft, so wäre es über den Rahmen dieses Buches gegangen, 
wenn ich eine systematische Kritik sämtlicher bis jetzt konstruierter 
und zur Konstruktion vorgeschlagener Bogenlampen gegeben hätte. 
Ich begnügte mich daher damit, in diesem Buche nur das didaktisch 
Wichtige und konstruktiv Wesentliche über Bogenlampen an Hand 
einiger bewährter Konstruktionen anzuführen. Eine gewissenhafte 
Kritik der Bogenlampen erfordert ein Spezialwerk für sich, das 
sich auf der in diesem Buche gegebenen Grundlage aufbauen könnte. 

Im Anhang ist ein Verzeichnis der deutschen Bogenlampen- 
patente gegeben, welches denjenigen, die sich über eine bestimmte 
Konstruktion zu unterrichten wünschen, willkommen sein mag. Es 
mag als Mangel empfunden werden, daß die Auslandspatente nicht 
auch in derselben Weise wie die deutschen Patente angeführt worden 
sind; immerhin sind auf die technisch wertvolleren ausländischen 
Konstruktionen auch deutsche Patente genommen worden. 

Herrn Dipl.-Ing. Beni Herzfeld bin ich für seine freund- 
schaftliche Unterstützung beim Lesen der Korrekturen zu Dank 
verpflichtet. 

Mülhausen im Elsaß, September 1903. 

Berthold Monasch. 



Inhaltsyerzeiclmis. 



Erstes Kapitel. 
Die Entstehung des Lichtbogens« 

§ 1. Entladungen unter Anteilnahme des Stoffes der Elektroden 1 

§ 2, Entdeckung des Lichtbogens 1 

§ 3. Erzeugung des Lichtbogens 2 

§ 4. Auslöschen des Lichtbogens 4 

§ 5. Wiedererzeugung des Lichtbogens nach kurzer Stromunter- 
brechung . 6 

Zweites Kapitel. 
Mechanische Wirkungen des Stromes im Lichtbogen. 

L Vorbemerkungen über Elektroden. 

§ 6. Homogenkohle 9 

§ 7. Fabrikation der Kohlenstifte 11 

§ 8. Dochtkohle, Effektkohle 12 

§ 9. Prüfung der Kohle 14 

IL Mechanische Vorgänge. 

§ 10. Transport der Materie im Lichtbogen 15 

§ 11. Aussehen des Lichtbogens und seiner Elektroden .... 18 

§ 12. Abbrand 21 

Drittes Kapitel. 
Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

L Bei Gleichstrom. 
A. Kohlenelektroden. 

§ 13. Potentialgefalle 26 

§ 14. Einbrennen 28 

§ 15. Bogenlänge konstant 30 

§ 16. Spannung konstant 33 

§ 17. Stromstärke konstant 34 

§ 18. Scheinbarer Widerstand 36 

§ 19. Formeln für die Elektrodenspannung 38 



/ 



VI Inhaltsverzeichnis. 

B. Metallelektroden. Seite 

§ 20. Elektrodenspannung 42 

§ 21. Quecksilberbogen und Quecksilberlampen 46 

§ 22. Metalloxyde. Elektrolytbogenlicht 48 

§ 23. Metalle, die keinen Bogen bilden 49 

C. Einfluß des Drucks und der Temperatur. 

§ 24. AnderuDg der Elektrodenspannung durch Druck . . 50 

§ 25. Änderung der Elektrodenspannung durch Temperatur . 54 

II. Bei Wechselstrom. 

A. Kohlenelektroden. 

§ 26. Einüuß der Art des Stromkreises auf die Momentanwerte 57 

§ 27. Einüuß der Elektrodendistanz auf die Momentanwerte 62 

§ 28. Verteilung der Momentanwerte des Spannungsgefälles 63 

§ 29. Einfluß des Dochts auf die Momentanwerte .... 65 

§ 30. Einüuß der Periodenzahl auf die Momentanwerte . . 66 

§ 31. Einüuß der Elektrodendistanz auf die Effektivwerte . 67 

§ 32. Einüuß der Elektroden distanz auf den Effekt .... 69 

§ 33. Leistungsfaktor 69 

B. Metallelektroden. 

§ 34. Bei Niederspannung 74 

§ 35. Bei Hochspannung. Unruhige Zone 75 

§ 36. Bei Hochspannung. Normale Zone 77 

§ 37. Bei Hochspannung. Kritische Zone 80 

III. Gleichströme und Wechselströme im Lichtbogen. 

A. Im Gleichstromlichtbogen fließende Wechselströme. 

a) Wechselstrom durch äußere Stromquelle dem Gleichstrom auf- 
gelagert. 

§ 38. Sprechender Lichtbogen 83 

§ 39. Telephonie ohne Draht 88 

§ 40. Photographophon 90 

b) Wechselstrom durch Schallwellen hervorgerufen. 

§ 41. Lauschender Lichtbogen 91 

§ 42. Anwendung und Erklärungen 92 

c) Wechselströme ohne äußere Energiequelle entstanden. 

§ 43. Musikalischer Lichtbogen 93 

§ 44. Erzeugung von hochperiodigem Wechselstrom niedriger 

Spannung 95 

§ 45. Messung kleiner Induktionskoeffizienten nach Jan et . 99 

§ 46. Tönerscheinungen von Hartmann 100 

§ 47. Bedingungen für die Umwandlung von Gleichstrom in 

Wechselstrom 101 

§48. Summen 104 

§49. Zischen 106 



Inhaltsverzeichnis. VII 

B. Im Wechselstrombogen fließende scheinbare Gleichströme. Seite 

§ 50. Beobachtungen 112 

§51. Erklärungen 117 

C. Im Wechselstrombogen fließende Wechselströme verschiedener Pe- 

riodenzahl. 
§52. Versuch von Peukert 123 

IV. Die elektromotorische Gegenkraft im Lichtbogen. 

§ 53. Erklärung der elektromotorischen Gegenkraft durch Thermo- 
elektrizität 124 

§ 54. Erklärung der elektromotorischen Gegenkraft durch Polari- 
sation . . 125 

§ 55. Andere Erklärungen 134 

Viertes Kapitel. 

Der Lichtbogen im magnetischen Felde. 

§ 56. Wirkung des Erdmagnetismus 137 

§ 57. Wirkung künstlicher Magnete 138 

§ 58. Magnetische Rotation 139 

§ 59. Elektrodenspannung im magnetischen Felde 140 

§ 60. Anwendungen 141 

Fünftes Kapitel. 
Wärmeerscheinongen im Lichtbogen« 

I. Temperaturbestimmungen im Lichtbogen. 

§ 61. Bei Gleichstrom 142 

§ 62. Bei Wechselstrom 146 

II. Anwendung der Wärme des Lichtbogens bei chemischen 

Prozessen. 

§ 63. Versuche von Moissan 147 

§64. Karborund 149 

§65. Kalciumkarbid 150 

§ 66. Elektrische Öfen 152 

ni. Anwendung der Wärme des Lichtbogens zum Schweißen 

und Löten. 

§ 67. Benardos 153 

§68. Zerener 154 

§ 69. Lötkolben der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft, Beriin 155 

Sechstes Kapitel. 
Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 

I. Vorbemerkungen. 

§ 70. Farbe des Bogenlichts 157 

§ 71. Photometrische Größen 158 



r 



VIII Inhaltsverzeichnis. 

Seite 

§ 72. Photometrische Einheiten 159 

§ 73. Räumliche Verteilung der Lichtstarke 161 

§ 74. Photometer 164 

§ 75. Wirkungsgrad der Bogenlampen 167 

II. Gleichstromlichtbogen. 

§ 76. Lichtausstrahlung 168 

§ 77. Einfluß der Bogenlänge 171 

§ 78. Einfluß des Eohlendurchmessers und Materials .... 172 

§ 79. Einfluß der Stromdichte 174 

III. Wechselstromlichtbogen. 

§ 80. Lichtausstrahlung 177 

§ 81. Einfluß der Bogenlänge 179 

§ 82. Einfluß des Kohlendurchmessers und Materials .... 180 

§ 83. Einfluß der Stromdichte 181 

§ 84. Flimmern 182 

§ 85. Momentanwerte von Strom und Licht 183 

§ 86. Einfluß der Kurvenform des Generators 186 

§ 87. Einfluß der Periodenzahl 187 

§ 88. Vergleich der Lichtausbeute bei Gleichstrom und Wechsel- 
strom 188 

IV. Lichtstreuung und Lichtverteilung in Bogenlampen. 

§ 89. Klarglasglocken 191 

§ 90. Lichtstreuende Glocken 191 

§ 91. Reflektoren 193 

§ 92. Holophanglocken 196 

§ 93. Wirkungsgrade der Glocken 198 

§ 94. Glocken und Reflektoren bei Wechselstrom . . . . . 200 

Siebentes Kapitel. 
Chemische Vorgänge im Lichtbogen. 

I. Chemische Vorgänge unter Anteilnahme des Elektrodenmaterials. 

§ 95. Kohlenelektroden. Gesundheitliches 202 

§ 96. Metallelekü-oden in Luft 203 

§ 97. Metallelektroden in Stickstoff 205 

§ 98. Metallelektroden in Wasserstoff 206 

II. Chemische Vorgänge ohne Anteilnahme des Elektrodenmaterials. 

§ 99. Bildung der Oxyde des Stickstoffs 207 

§ 100. Erzeugung von Stickstoffsalzen aus Luft 209 

Achtes Kapitel. 

Bogenlampen« 

I. Innere Schaltung der Lampen. 

§ 101. Handregulatoren 211 

§ 102. Kerzen 212 



Inhaltsverzeichnis. XX 

Seite 

§ 103. Hauptstromlampen 213 

§ 104. Nebenschlußlampen 217 

§ 105. Differentiallampen 218 

n. Äußere Schaltung der Lampen. 

§ 106. Reihenschaltung 221 

§107. Parallelschaltung 223 

§ 108. Gruppenschaltung 225 

III. Konstruktion der Bogenlampen. 

§ 109. Eonstruktionselemente 226 

§ 110. Nebenschlußlampe für Gleichstrom von Körting & Mathiesen 233 

§ 111. Differentiallampe für Gleichstrom von Krizik-Schuckert . 235 

§ 112. Differentiallampe für Gleichstrom von Körting & Mathiesen 237 

§ 113. Ersatzkohleniampe von Körting & Mathiesen .... 238 

§ 114. Wechselstromlampe von Schuckert & Co 241 

§115. Wechselstromlampe von Körting & Mathiesen .... 245 

§ 116. Reflektoren der Wechselstromlampen . 246 

§ 117. Projektionslampen und Scheinwerfer 247 

IV. Dauerbrandlampen. 

§ 118. Der Lichtbogen bei beschranktem Luftzutritt .... 249 

§ 119. Konstruktion der Dauerbrandlampen 253 

V. Effektbogenlampen. 

§ 120. Untersuchungen über den Lichtbogen in Effektbogenlampen 257 

§ 121. Konstruktives und Anwendung 264 

Anhang. Übersicht über die deutschen Bogenlampenpatente 267 

Namenregister 282 

Sachregister 285 



Abkürzungen der Literatnrangaben. 



Am. El. = American Electrician (New- York). 

Am. Inst. EL Eng. = American Institute of Electrical Engineers Transactioos 

(New-York). 
Ann. de Chim. et Phys. = Annales de Chimie et de Physique (Paris). 
Arch. = Archives de l'Electricite (Paris) 

Archives = Archives des Sciences Physiques et Naturelles (Geneve). 
Att. Nap. = Atti del Reale Istituto d' Incorragiamento di Napoli. 
Att. Ass. el. = Atti dell' Associazione elettrotechnica italiana (Milano). 
Bull. El. = Bulletin de la Societe Internationale des Electriciens (Paris). 
Centr. f. El. = Centralblatt für Elektrotechnik (München). 
Chem. Ber. = Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (Berlin). 
Chem. News = The Chemical News and Journal of Physical Science (London). 

C. R. = Comptes Rendus Hebdomadaires des Seances de l'Academie des Sciences 

(Paris). 

D. R. P. = Deutsches Reichspatent (Berlin). 

Drud. Ann. = Annalen der Physik und Chemie. Herausgegeben von P. Drude 

(Leipzig). 
Ecl. El. = Eclairage Electrique (Paris). 
El. Anz. = Elektrotechnischer Anzeiger (Berlin). 
Elett. = Elettricista (Roma). 
Engl. = Englisches Patent. 
El. Rev. = The Electrical Review (London). 

E. T. Z. = Elektrotechnische Zeitschrift (Berlin). 
El. Worid = Electrical World (New-York). 

Inst. El. Eng. = Journal of the Proceedings of the Institution of Electrical 

Engineers (London). 
J. de Phys. = Journal de Physique Theorique et Appliquee (Paris). 
Jour. Tel. Eng. = Journal of the Society of Thelegraph Engineers. 
Lum. El. = La Lumiere Electrique (Paris). 
Nuov. Cim. = II nuovo Cimento (Pisa). 
Phil. Mag. = The London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and 

Journal of Science (London). 
Phil. Trans. = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 
Phys. Rev. = The Physical Review (New-York). 
Phys. Zeit. = Physikalische Zeitschrift (Leipzig). 



Abkürzungen der Literaturangaben. XI 

Pogg. Ann. = Annalen der Physik und Chemie. Herausgegeben von Poggen- 
dorf (Leipzig). 

Proc. Amer. Acad. = Proceedings of the American Academy of Sciences. 

Proc. Phys. Soc. = Proceedings of the Physical Society of London. 

Proc. Roy. Soc. = Proceedings of the Royal Society (London). 

Rend. Acc. Line. = Rendiconti della Reale Accademia dei Lincei (Roma). 

Rev. gen. = Revue Generale des Sciences (Paris). 

Rev. int. = Revue Internationale de l'Electricite et de ses Applications (Paris). 

Sill. Jour. = The American Journal of Science (New-flaven). 

The Electr. = The Electrician (London). 

ü. S. P. = United States Patent. 

Verh. phys. Ges. = Verhandlungen der deutschen Physikalischen Gesellschaft 
(Berlin). 

Verh. Ver. Gew. = Verhandlungen des Vereins zur Beförderung des Gewerbe- 
fleißes (Berlin). 

West. El. = Western Electrician (Chicago). 

Wied. Ann. = Annalen der Physik und Chemie. Herausgegeben von C. Wiede- 
mann (Leipzig). 

Wien. = Sitzungsberichte der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften (Wien). 

Z. f. Klch. = Zeitschrift für Elektrochemie (Halle). 

Z. f. E. = Zeitschrift für Elektrotechnik (Wien). 



Erstes Kapitel. 

Die Entstehimg des Lichtbogens. 



§ 1. Entiadangeii unter Anteilnahme des Stoffes der Elektroden. 

Die elektrischen Entladungen, welche zwischen zwei Elektroden, 
die durch ein gasförmiges Medium von gewöhnlichem Druck getrennt 
sind, imter Beteiligung des Stoffes der Elektroden stattfinden, können 
verschiedener Natur sein. 

Werden bei der Entladimg die zum Glühen erhitzten Elektroden- 
teilchen von einer oder beiden Elektroden ausgesendet, ohne die andere 
Elektrode zu erreichen, was gewöhnlich in Form eines kleinen glühenden 
Büschels geschieht, so spricht man von Büschelentladung. 

Ist die Geschwindigkeit der von den Elektroden ausgesendeten 
glühenden Teilchen so groß, daß sie die andere Elektrode erreichen, so 
findet eine Funken entladung statt. 

Führt man den Elektroden fortdauernd derartig große Elektrizitäts- 
mengen zu, daß nach einer einmal eingeleiteten Entladung von einer 
Elektrode zur anderen der Raum zwischen den Elektroden mit glühenden 
Elektrodenteilchen angefüllt bleibt, so erhält man einen Lichtbogen. 

§ 2. Entdeckung des Lichtbogens. 

Der Name Lichtbogen (arc) stammt von Humphry Davy, welcher 
als erster diese Entladungserscheinung zwischen zwei horizontalen 
Kohlenelektroden beobachtet hat und eine Flamme von 10 cm Länge 
erhielt^). .Die durch die Entladung entstehende Flamme, welche 
zwischen den horizontalen Elektroden, deren Spitzen weißglühend 
waren, brannte, erhielt durch den aufsteigenden warmen Luftstrom ein 
bogenförmiges Aussehen. Trotzdem die Gestalt der Flammen bei 
vertikal übereinander gestellten Elektroden, wie sie fast stets bei 



1) Davy, PhU. Trans. 2, p. 487, 1821. 
Monasch. 



2 Die Entstehung des Lichtbogens. 

Bogenlampen angeordnet sind und auch bei horizontal angeordneten 
Elektroden, wenn deren Entfernung weniger als 2 mm beträgt, nicht 
bogenförmig ist, bezeichnet man doch auch heute noch stets diese 
Flamme als Lichtbogen. 

Das Jahr, in welchem Davy zum ersten Male den Lichtbogen be- 
obachtet hat, läßt sich nicht mit Sicherheit angeben. Von russischer 
Seite wird behauptet, daß Pe troff 1802 den Lichtbogen entdeckt habe. 
Doch läßt sich feststellen, daß Davy^) schon im Jahre 1800 versucht 
hat, den Funken zwischen 2 Kohlenstäben beständig zu machen. Sicher 
ist, daß Davy im Jahre 1808 den Bogen zwischen 2 Kohlenstäben 
erzeugt hat, nachdem er in den Besitz e^er Batterie von 2000 Zellen 
gelangt war. 

§ 8. Erzeugung des Lichtbogens. 

Will man einen Lichtbogen erzeugen, so ist hierzu eine gewisse 
SpannimgsdifPerenz an den Elektroden notwendig, die je nach der Natur 
des Stoffes, aus welchem die Elektroden bestehen, größer oder kleiner 
sein muß. Beträgt z. B. der Spannungsunterschied an den Elektroden 
10 Volt, so wird es unter keinen Umständen möglich sein, zwischen 
Kohle-, Platin- oder Silberelektroden einen Lichtbogen herzustellen. 

Aber auch bei höherer an den Elektroden verfügbarer Spannung, 
z. B. 50 Volt, gelingt es nicht, ohne weiteres einen Lichtbogen herzu- 
stellen. Man muß in diesem Falle zuerst die Elektroden eine Weile in 
Berührimg bringen, wobei die sich berührenden Teile infolge erhöhten 
Leitungswiderstandes zum Glühen erwärmt werden. Wenn man dann 
die Elektroden von einander entfernt, so entsteht zwischen ihnen ein 
Lichtbogen. Selbst bei Spannungen von 250 Volt an den Elektroden 
muß man, um einen Bogen zu erzeugen, die Elektroden zuerst in 
Berührung miteinander bringen und dann von einander entfernen. Bei 
den Bogenlampen wird diese Berührung und Entfernung der Elektroden 
durch einen vom Strome betätigten Mechanismus bewirkt. Bei dem 
Entfernen der Elektroden von einander erfüllt sich der Raum zwischen 
ihnen mit glühenden und verdampften Elektrodenteilchen an; auch 
erwärmt sich das zwischen den Elektroden befindliche Gas, wodurch 
seine Leitfähigkeit zunimmt. 

Im Vakuum bildet sich kein Lichtbogen, selbst wenn man nach 
vorherigem Kontakt der Elektroden dieselben auseinanderzieht; es ent- 
stehen dann Leuchterscheinungen wie in Geiß 1er sehen Röhren. 



^) Davy, Nicholsons Journal, 1800, p. 150, auch Life of Sir Humphry 
Davy by J. Ayrton Parris, 1831. 



Erzeagang des Lichtbogens. 3 

Hittorf^) erhielt bei keinem Metall unterhalb 1 mm Druck einen 
Lichtbogen, sondern nur Glimmentladung. Führt man aber nach Jamin 
und Maneuvrier^) einige Tropfen Schwefelkohlenstoff in den luftleeren 
Raum, läßt den Druck auf etwa 5 — 6 cm steigen und entfernt nun die 
unter Spannung stehenden Elektroden von einander, so erhält man bei 
Kohlenelektroden einen hellleuchtenden Lichtbogen. 

Es gibt auch einige Methoden, den Lichtbogen bei Niederspannung 
ohne vorherigen Kontakt der Elektroden zu erzeugen. Diese Methoden 
haben rein theoretisches Interesse. 

Die einfachste Methode ist, unter die Elektroden, welche mit einer 
Stromquelle von genügender Spannung verbunden sind, eine Gasflamme 
zu halten. Nach einiger Zeit entsteht der Lichtbogen. Der Versuch 
gelingt um so besser, je sauerstoffarmer die Flamme ist. HerscheP) 
und Daniell bewirkten das Entstehen des Lichtbogens ohne vorherigen 
Kontakt der unter Spannung stehenden Elektroden, indem sie die Ent- 
ladungsfunken einer Leydner Flasche zwischen den Elektroden über- 
schlagen ließen. Hierdurch gelangten dampfförmige Elektrodenteilchen 
in die Luftstrecke, das gasförmige Medium zwischen den Elektroden 
wird erwärmt, die Bedingungen für das Zustandekommen des Licht- 
bogens sind geschaffen. Daß sich wirklich verdampfte Elektroden- 
teilchen in der Luftstrecke befinden und eine Brücke von der einen 
Elektrode zur anderen bilden, ist spektroskopisch nachgewiesen. 

Anstatt der Funken einer Leydner Flasche kann man auch die 
Funken eines Rühmkor ff sehen Apparats verwenden. Belloc*) be- 
schreibt 1894 eine Methode der Bogenerzeugung ohne Elektrodenkontakt, 
bei welcher der Funke einer elektrostatischen Maschine von Holtz oder 
"Wimshurst den Bogen entzündet. 

Diese Methoden der Bogenerzeugung ohne vorherige Berührung 
der Elektroden sind nur für kleine Elektrodendistanzen (unter 3 mm) 
anwendbar. 

Für höhere Distanzen von 3 — 30 mm gibt Maneuvrier*) eine 
Methode an, welche eine ziemlich komplizierte Versuchsanordnung er- 
fordert. 

Die Elektroden, die mit einer Wechselstromquelle verbunden sind, 
werden mit einer Glasglocke bedeckt, aus welcher die Luft ausgepumpt 
und in welche wieder frische Luft hineingelassen werden kann. Man 



1) Hittorf, Wied. Ann., 21, p. 118, 1884. 

'•*) Jamin et Maneuvrier, C. R., 95, p. 6, 1882. 

3) Hers c hei, Pogg. Ann., 49, p. 122, 1840. 

*) Belloc, Lum. EL, 53, p. 191, 1894. 

*) Manen vrier, C. R., 104, p. 967, 1887. 



4 Die Entstehung des Lichtbogens. 

pumpt die Luft aus, bis auf etwa 5 oder 6 mm Druck und läßt dann 
frische Luft einströmen, sodaß der Druck in der Glasglocke auf etwa 
150 mm steigt. Während die Luft einströmt, entzündet sich der Licht- 
bogen. Wie weit herab man mit der Luftverdünnung gehen muß, hängt 
von der Elektrodendistanz und von der PotentialdifPerenz an den Elek- 
troden ab. 

Verwendet man zur Speisung des Lichtbogens hochgespannten 
Wechselstrom, so erhält man beim Einschalten des Hochspannungs- 
kreises ohne vorherigen Kontakt der Elektroden einen Lichtbogen. Hier 
springt zuerst ein Funken über, welcher die Entladung einleitet. 

Die Bogenbildung scheint von der negativen Elektrode auszu- 
gehen. Hittorf^) bemerkt, daß bei der Bildung des Lichtbogens sich 
zuerst auf der negativen Kohle eine „stark weißglühende fast punkt- 
förmige Stelle bildet." Erst später bemerkt er das Erglühen der 
positiven Elektrode. BlondeP) kann gewisse Erscheinungen im Licht- 
bogen nur unter der Voraussetzung erklären, daß bei der Bildung des 
Lichtbogens eine Entladung von der negativen Elektrode ausgeht. (Siehe 
auch § 51.) Moigno^) und van der Willigen*) bestätigen die Beob- 
achtung Hittorfs. 

§ 4. Auslöschen des Lichtbogens. 

Will man den Bogen auslöschen, so ist das natürlichste Mittel, 
den elektrischen Strom auszuschalten. 

Wie Semmol a*^) gefunden hat, kann der elektrische Lichtbogen 
auch durch einen Strom Luft, Sauerstoff oder eines anderen Gases aus- 
gelöscht werden. Ein Blasen mit dem Munde genügt schon, um imter 
gewissen Umständen den Bogen zum Erlöschen zu bringen. Ein Grund 
dieser Erscheinung ist der, daß die glühenden Elektrodenteilchen und 
die warme Luft aus der Strecke zwischen den Elektroden weggeblasen 
werden und somit die leitende Brücke zwischen den Elektroden fehlt. 
Auch Maneuvrier gibt bei seiner oben . beschriebenen Methode der 
Bogenerzeugung an, daß, wenn man beim Wiedereinströmen der Luft 
in die Glocke den Druck schnell und höher als 150 mm wachsen läßt, 
dann eine so kräftige Luftströmung in der Glocke entsteht, daß 
der Bogen sich zwar entzündet, aber sofort wieder ausgelöscht wird. 



1) Hittorf, Wied. Ann., 21, p. 118, 1884. 

3) Blondel, Rev. gen., 12, p. 666, 1901. 

») Moigno, C. R., 30, p. 359, 1850. 

*) Van der Willigen, Pogg. Ann., 93, p. 292, 1854. 

*) Semmola, Att. Nap. 3, p. 4, 1885. 



Auslöschen des Lichtbogens. 5 

Wiederholt man den M an euvrier sehen Versuch mit hochgespanntem 
Wechselstrom und läßt hierbei die Luft sehr schnell bis zum Drucke 
einer Atmosphäre in die evakuierte Glocke strömen, so ist die Luft- 
strömung so stark, daß sie den Bogen, der bei einer Elektrodendistanz 
von 4 mm eine Höhe von etwa 5 mm hatte, von den Elektroden weg- 
zureißen imd auszulöschen sucht; da aber infolge der hohen Spannung 
der Bogen sich stets wieder neu bildet, indem sofort nach Erlöschen 
des Bogens ein Funken überspringt, so vermag der Luftstrom den 
Bogen nicht auszulöschen, sondern reißt die glühenden Teile des Bogens 
und die warmen Gase mit sich, sodaß der Bogen eine Höhe von 50 bis 
60 mm erreicht. Beruhigt sich die Gasströmung in der Glocke, so 
wird der Bogen wieder allmählich kleiner und brennt normal. 

Überhaupt empfiehlt es sich, wegen des Einflusses der Gas- und 
Luftströmungen auf die Stabilität des Lichtbogens beim Experimentieren 
mit Lichtbogen dieselben mit einer Glasglocke zu bedecken. Die bloße 
Bewegung des Armes des Beobachters im Laboratorium genügte, selbst 
bei 3 m Entfernung von dem ohne Glocke brennenden Lichtbogen, den- 
selben unstabil zu machen und Schwankungen in den Angaben eines an 
die „Klemmen" des Bogens gelegten Voltmeters hervorzurufen. Wie 
wir im Kapitel 3 sehen werden, reagiert der Bogen in so empfindlicher 
Weise auf die Schwankungen der ihn umgebenden Luft, daß er sogar 
den durch die menschliche Stimme hervorgerufenen kleinen Luft- 
schwingungen folgt und, wie H. Th. Simon im Jahre 1898 entdeckt 
hat, mit Erfolg als Mikrophon, verwendet werden kann. 

Wenn man einem brennenden Lichtbogen einen Kondensator von 
genügend großer Kapazität parallel schaltet, so findet ein Erlöschen 
des Lichtbogens beim Einschalten des Kondensators statt. Je geringer 
die Kapazität des Kondensators, je größer die Bogenlänge und je höher 
die Stromstärke ist, desto schwerer läßt sich der Bogen durch das 
Einschalten des Kondensators auslöschen. 

Bei Metallelektroden tritt die Auslöschung leichter ein als bei 
Kohlenelektroden. Bei den Versuchen von W. DuddelP) brannte ein 
Lichtbogen zwischen Kupferelektroden von 6 mm Durchmesser mit 
3 Ampere. Wurde ein Kondensator von 0,6 — 5,4 Mikrofarad parallel 
geschaltet, so erlosch der Bogen. Bei der niedrigsten Kapazität, nämlich 
0,6 Mikrofarad, konnte das Erlöschen nicht mit Sicherheit festgestellt 
werden. Wurden die Kupferelektroden durch Dochtkohlen ersetzt, so 
trat bei 3 Ampere kein Erlöschen ein, selbst wenn eine Kapazität von 
5,4 Mikrofarad parallel geschaltet wurde. Ein Erlöschen des Kohlebogens 
trat erst ein, als der Strom kleiner als 1 Ampere gemacht worden war. 



») W. Duddell, The Elect. 46, p. 311, 1900. 



Q Die Entstellung des Lichtbogens. 

Bei hochgespannten Lichtbögen, bei denen die verfügbare Spannung 
ausreicht, den Bogen von selbst wieder zu entzünden, verlöscht der 
Bogen, sowie man Funkenstrecken parallel zum Bogen schaltet, die 
kleiner sind als die Elektrodendistanz. Es entsteht dann, nachdem der 
ursprüngliche Bogen erloschen ist, ein Bogen an derjenigen Funken- 
strecke, welche den geringsten Luftzwischenraum hat, also dem Über- 
springen von Funken geringsten Widerstand entgegensetzt. Man em- 
pfindet diese Erscheinung häufig störend beim Experimentieren mit 
hochgespanntem Wechselstrom, wenn man zum Messen des Spannungs- 
verlustes an die Elektroden ein Quadrantenelektrometer angelegt hat. 
Das Elektrometer funktioniert gut, solange die Elektrodendistanz im 
Bogen kleiner ist als die Abstände der Platten von der Nadel. Wird 
die Elektrodendistanz größer als die Zwischenräume zwischen den unter 
Spannung stehenden Teilen des Elektrometers, so wird der Bogen aus- 
gelöscht, und im Elektrometer entsteht ein Bogen. Schaltet man dann 
das Elektrometer ab, so entsteht der Bogen wieder zwischen den 
Elektroden. 



§ 5. Wiedererzeugong des Lichtbogens nach kurzer Stromunter- 

brechung. 

Bei Niederspannung kann man einen verlöschten Bogen wieder 
zum Brennen bringen, wenn man den Strom wieder einschaltet, bevor 
die Luftstrecke ihre Leitfähigkeit verloren hat und die Elektroden voll- 
ständig abgekühlt sind. Beim Metalllichtbogen ist der Bogen viel 
schwerer auf diese Art wieder anzuzünden, da die Metallelektroden 
wegen ihrer höheren Wärmeleitfähigkeit sich schneller abkühlen als 
Kohlen elektroden. So gelingt es nach Le Roux^) zwischen Kohlen- 
elektroden den Lichtbogen wieder zu erzeugen, wenn man Y25 Sekunde 
nach Erlöschen des Lichtbogens den Strom wieder einschaltet. Wart- 
mann 2) erzeugte schon im Jahre 1852 den Bogen zwischen Kohlen 
wieder durch Einschalten des Stromes nach Y20 Sekunde Stromunter- 
brechung. Die Wartmannsche Angabe weicht von der Le Rouxschen 
nur um y,oo Sekunde ab. Der Versuch gelingt nur bei Elektroden- 
distanzen kleiner als 3 mm. Bei Kupferelektroden fand Duddell 3), 
daß es nicht möglich war, den Lichtbogen wieder durch Stromeinschalten 
zu erzeugen, wenn der Strom länger als Y27000 Sekunde unterbrochen 



1) Le Roux, C. R. 65, p. 1149, 1867. 

2) Wartmann, C. R. 66, p. 155, 1868. 

») Duddell, The Elect. 46, p. 311, 1900. 



Wiedererzeugung des Lichtbogens. 7 

war. Schon Edlund^) konnte einen Bogen zwischen Silberspitzen 
durch Stromeinschalten nicht wieder entzünden, während ihm die Wieder- 
entzündung eines Kohlelichtbogens durch Stromeinschalten gelang. 

Maneuvrier gibt bei seiner oben beschriebenen Methode der 
Lichtbogenerzeugung an, daß man mit der Druck Verminderung in der 
Glocke nur auf 50 mm Quecksilbersäule Druck herabzugehen braucht, 
wenn man den Bogen nach kurzer Stromunterbrechung wieder nach 
seiner Methode erzeugen will, während man bei einer primären Erzeu- 
gung mit der Druckverminderung auf 5 — 6 mm Quecksilbersäule herab- 
gehen muß. 

DuddelP) untersuchte, unter welchen Umständen sich der Licht- 
bogen wieder bilden wird, nachdem er durch Parallelschalten eines 
Kondensators ausgelöscht worden war. 




Ze/f 
Fig. 1. 

In Fig. 1 stelle die Kurve A die Beziehungen dar zwischen der 
zur Wiederbildung des Bogens notwendigen Spannung an den Elektroden 
und der Zeit, die seit der Auslöschung des Bogens verstrichen ist. 
Die Kurve B stellt die Beziehungen dar zwischen der Erhöhung der 
Spannung an den Elektroden, d. h. an den Klemmen des Kondensators 
und derselben Zeit, die seit Auslöschung des Bogens verstrichen ist. 
Die Bedingung für das Wiederentstehen des Lichtbogens ist dann, daß 
die Kurve B die Kurve A berührt oder schneidet. Leider kennt man 
wenig über den Gang der Kurve A. Man weiß nur, daß sie bei der 
Spannung beginnt, welche im brennenden Lichtbogen im Augenblick des 
Auslöschens vorhanden ist, und daß sie schließlich einen konstanten 
Wert annimmt, welcher der Spannung gleich ist, die eine Funkenbildung 
zwischen den Elektroden gestattet. Im Momente des Auslöschens des 
Bogens, also zur Zeit null, geht auch A durch null. Die Gestalt der 
Kurve B, welche die Spannung an den Klemmen des Kondensators 



») Edlund, Pogg. Ann. 134, p. 250, 1868. 
2) Duddell, I.e., p. 3n. 



3 Die Entstehung des Lichtbogens. 

während der Ladung darstellt, kann aus den bekannten Daten des 
Stromkreises berechnet werden. Bei einem Versuch von Duddell 
erlosch ein Kupferbogen in einem Stromkreise von 3 Ampere, dessen 
Stromquelle eine elektromotorische 'Kraft von 200 Volt hatte, dessen 
Widerstand 56 Ohm betrug (unter Vernachlässigung der Selbstinduktion 
der Zuführungsdrähte) bei Parallelschaltung mit einem Kondensator von 
0,5 Mikrofarad Kapazität. Die Kurve B hat also zur Zeit null den 
Wert und zur Zeit 1 Sekunde den ungefähren Wert 6 . 10^ Volt. 
Trotz dieses steilen Aufsteigens der Kurve B schneidet sie für den 
Kupferbogen nicht die Kurve A; der Widerstand der Bogenstrecke beim 
Kupferbogen scheint also sofort nach dem Erlöschen sehr groß zu werden. 
Verwendete Duddell Dochtkohlen in demselben Stromkreise, so erlosch 
der Bogen nicht bei Parallelschaltung eines Kondensators von 5,4 Mikro- 
farad. Die Steilheit der Kurve B war hier imgefähr 7 . 10^ Volt pro 
Sekunde, also geringer als beim Kupferbogen, und trotzdem schnitt sie 
die Kurve A. Der Widerstand der Bogenstrecke des Bogens zwischen 
Dochtkohle wächst also nach der Unterbrechung des Stromes viel lang- 
samer als bei Kupfer. 



Zweites Kapitel. 

Mechanische Wirkungen des Stromes im 
Lichtbogen. 



L Vorbemerkungen über Elektroden. 

§ 6. Homogenkohle. 

Das Yerhalten des Lichtbogens wird in vielen Beziehungen durch 
das Elektrodenmaterial beeinflußt. Metallelektroden sind im allgemeinen, 
namentlich wenn die Metalle rein sind, ein gut definiertes Elek- 
trodenmaterial. Anders ist es bei Kohlenelektroden, welche für die 
zu Beleuchtungszwecken in der Technik verwendeten Bogenlampen 
allein in Frage kommen. Die von den ersten Beobachtern des Licht- 
bogens verwendeten Kohlenelektroden bestanden aus Holzkohle. Davy 
hatte Holzkohlen verwendet, welche zur Erhöhung ihrer Leitfähigkeit 
in Wasser oder Quecksilber abgeschreckt waren. Die Holzkohlen hatten 
den Nachteil, daß sie sich wegen ihrer molekularen Beschaffenheit sehr 
schnell im Bogen verzehrten. Deshalb benutzten Bunsen, Foucault 
imd Grove den Kohlenrückstand, der in den Retorten bei der Destil- 
lation der Steinkohle zur Gasbereitung verblieb, die sogenannte Retorten- 
kohle. Doch auch die Retortenkohle hatte verschiedene Nachteile. 
Zwar war sie härter als Holzkohle und verzehrte sich nicht so rasch 
im Lichtbogen, aber sie war nicht homogen, sie enthielt Silikate und 
andere Verunreinigungen. Sie ließ sich schwer schneiden imd die Bogen 
zwischen ihr waren sehr imruhig. Außerdem kostete ein Kohlenpaar 
aus Retortenkohle noch im Jahre 1876 ungefähr 1,50 Mark, während die 
heute verwendeten Bogenlampenkohlen für wenige Pfennige zu er- 
halten sind. 

Bunsen versuchte zuerst eine für den Lichtbogen vorteilhaftere 
Kohle künstlich darzustellen. Jm Jahre 1840 schlug er vor, fein ge- 
pulverte Steinkohle mit Gummi zu mischen und dieses Gemenge zu 



10 Mechanische Wirkungen des Stromes im Lichtbogen. 

rösten. Aber sowie dieses Gemenge einer größeren Hitze ausgesetzt 
wurde, wurde es rissig. Bunsen tauchte nun diese Stifte in Zucker- 
sirup und unterwarf sie einer zweiten Erhitzung. Die so zubereiteten 
Kohlen waren auch noch sehr unvollkommen. 

Es wurde dann von Le Molt ein weiterer Versuch gemacht (1849), 
ein möglichst homogenes Kohlenmaterial herzustellen, das sich wenig 
im Bogen verzehre. Er vermischte den Zuckersirup mit Pech, ließ die 
Kohlen 30 Stunden lang „kochen" und reinigte sie dann durch Ein- 
wirkung von Säuren. 

"Gegen 1860 empfiehlt Archereau den Kohlenbrei unter Druck 
zu rösten. Im Jahre 1878 stellt Napoli Bogenlampenkohlen her, die 
pro Brennstunde „nur 5 cm abbrannten", was einen großen Fortschritt 
bedeutete, da die bis dahin bekannten Kohlen unter denselben Be- 
dingungen fünfmal schneller abbrannten. 

Die weiteren zahlreichen Bestrebimgen der Bogenlampenkohlen- 
industrie bezweckten den Kohlen eine möglichst lange Brenndauer zu 
verleihen, ein ruhiges und in allen Teilen gleichmäßiges Abbrennen der 
Kohlen zu erzielen, den Bogen zu beruhigen, möglichst wenig Brenn- 
rückstände zu erhalten und die Leuchtkraft der Kohle zu erhöhen. 
Alle diese Vorzüge lassen sich nicht leicht in einer Kohle vereinigen. 

Grove^) hatte schon im Jahre 1840 darauf hingewiesen, daß die 
Beimengung von Kalium- oder Natriumsalzen in die Kohlenmasse auf 
den Bogen eine beruhigende Wirkung ausübe. Casselmann^) fand, 
daß zwischen Retortenkohlenspitzen , die „vorher in verschiedene 
Lösungen, zum Beispiel von salpetersaurem Strontian, Borsäure etc., ein- 
getaucht und stark geglüht waren, sich nach vorgängiger Berührung ein 
sehr ruhiger, je nach der angewendeten Substanz verschieden gefärbter 
Lichtbogen bildete, der selbst bei einer Entfernung von 7 — 8 mm nicht 
erlosch und von keinem bemerkbaren Geräusch begleitet war." 

Gas seimann erzeugte dann Bogen zwischen Kohlen, die mit 
Lösungen von „salpetersaurer Strontianerde , Ätzkali, salpetersaurem 
Kupferoxyd, Chlorzink, Kochsalz, Borsäure, Borax und schwefelsaurem 
Natron getränkt waren. Die Kupfer-, Borsäure- und Strontianflamme 
zeigten beziehungsweise eine bläuliche, grünliche und rote, die anderen 
eine mehr oder weniger gelbe Färbung." Auch fand Gas seimann 
daß die Leuchtkraft der Kohle besonders durch die Beimengung von 
salpetersaurem Strontian, salpetersaurem Kupferoxyd, Zinkchlorid ge- 
wachsen war. Die größte Helligkeit gab Kohle, die mit Borax und 
Schwefelsäure getränkt war. 



1) Grove, Phil. Mag., 16, p. 480, 1840. 

3) Casselmann, Pogg. Ann., 63, p. 576, 1844. 



Vorbemerkungen über Elektroden. H 

Archereau empfahl zur Erreichung derselben Wirkung die Bei- 
mischung von Magnesium zu Kohle. 

Bei den heute unter der Bezeichnung Homogenkohlen ver- 
wendeten massiven Kohlenstiften ist man bestrebt das Gefüge der Kohle 
so homogen als möglich zu machen, d. h. eine möglichst in allen Teilen 
gleichförmige Verteilung der Masse zu erzielen. Dies gelingt mehr 
oder weniger, je nach der Sorgfalt, die man auf die Herstellung der 
Kohlenstifte verwendet, und je nach der Güte der Ausgangsmaterialien. 
Die Preisdrückerei der letzten Jahre hat viel minderwertiges Kohlen- 
material auf den Markt gebracht. Doch selbst bei den sorgfältig her- 
gestellten Kohlenstiften renommierter Firmen kann man oft bemerken, 
daß Kohlen desselben Fabrikanten, die aus denselben Materialien nach 
derselben Methode, aber zu verschiedenen Zeiten hergestellt worden 
sind, sich nicht völlig gleichartig im Bogen verhalten. 

Die modernen Homogenkohlen bedeuten insofern einen Fortschritt, 
als ihr Abbrand bedeutend geringer ist als in den Anfängen der Bogen- 
lampenkohlenindustrie und auch die Bogen zwischen ihnen brennen 
ruhiger und geräuschloser als zwischen Retortenkohlenstiften. 

Die Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Homogenkohlen 
sind heute im allgemeinen Retortenkohle und Ruß, als Bindemittel 
Steinkohlenteer. In Amerika hat Brush zuerst als Ausgangsmaterial 
Petroleumkoks verwendet. 



§ 7. Fabrikation der Kohlenstifte. 

Nach Miles^) ist der Herstellungsgang der Homogenkohlen stifte 
in Amerika, der sich von dem in Europa üblichen nur in Bezug auf 
das Ausgangsmaterial unterscheidet, im wesentlichen folgender. 

Der Petroleumkoks wird zuerst grob gemahlen, dann wird er in 
Retorten stark erhitzt. Dieser Erhitzungsprozeß dauert 10 — 50 Stunden 
je nach der Güte der Kohlen, die man zu erzeugen strebt. Der 
Zweck dieser langen Erhitzung ist den Koks zu trocknen. Auch ist 
der Petroleumkoks im Rohzustande ein sehr schlechter Leiter der 
Elektrizität. Nach den Untersuchungen von Brush wird seine Leit- 
fähigkeit gesteigert, wenn man ihn einer starken Erhitzung unterworfen 
hat. Dann wird die Kohle fein gemahlen, gesiebt imd mit dem Binde- 
mittel vermischt. Die Mühlen müssen sorgfältig konstruiert sein, da 
der Koks sehr hart ist und sehr leicht Eisenteilchen von der Mühle in 
das Kohlenmaterial als Verunreinigungen gelangen. Der als Bindemittel 
verwendete Teer wird auch zuerst gepulvert. Die Mengen Kohlenstaub 



1) Miles, El. World, 25, p. 7, 1895. 



12 Mechanische Wirkungen des Stromes im Lichtbogen. 

und Teer, die zusammengemischt werden, variieren, je nach der Dichte 
der Kohle, die man erzeugen will. Der gepulverte Teer und der Kohlen- 
staub werden in Mischmaschinen gebracht und von 15 Minuten an bis 
zu einer Stunde erhitzt. Die Masse im Topfe wird ständig bewegt. 
Unter dem Einfluß der Wärme wird der Teerstaub weich und heftet 
sich an den Kohlenstaub. Nachdem diese Mischung erkaltet ist, wird 
sie wieder zerbröckelt, zu Staub gemahlen und gesiebt. Jetzt soll die 
Mischung zu zylindrischen Stiften geformt werden. 

Die Kohlenmasse wird in Stahlformen gebracht, in denen sich 
zylindrische Rillen befinden, deren Durchmesser dem Durchmesser der 
zu erzeugenden Kohlenstifte entspricht. Die Masse in der Form wird 
langsam erhitzt; hierdurch wird sie weich und breiartig. Bei einer 
genügend hohen Temperatur wird die Form einem Drucke von 100000 
bis 400000 Atmosphären ausgesetzt. Diese so erzeugten Kohlenzylinder 
werden dann an einem Ende zugespitzt; sie eignen sich zur Verwendung 
in NebenschluBlampen. 

Die Kohlen für Wechselstromlampen und für die übrigen Arten von 
Gleichstromlampen werden direkt gepreßt. Der Kohlen- und Teerstaub 
wird unter Verwendung einer hydraulischen Presse durch eine Öf&iung 
von dem Durchmesser, welchen die Kohle haben soll, gepreßt. Von dem 
aus der Of&iung tretenden zylindrischen Kohlenband werden die Kohlen- 
stifte in der gewünschten Länge abgeschnitten. 

Die so erzeugten Kohlenstifte enthalten nun noch flüchtige Sub- 
stanzen, zu deren Vertreibung sie in Ofen bei Temperaturen von 1100 
bis 1700® gebrannt werden. Die Reinigung der Kohlen durch Säuren 
hat man im Großbetriebe meistens aufgegeben, da sie im Verhältnis 
zu ihrem Erfolg zu zeitraubend und kostspielig ist. Die Mengen von 
Metallsalzen und der Zeitpunkt, wann dieselben am zweckmäßigsten 
den Kohlen beigemischt werden, werden meistens von den Fabriken, 
welche ihre Erfahrung auf Grund umfangreicher und kostspieliger Ver- 
suche gewonnen haben, geheimgehalten. 

Die aus Petroleumkoks hergestellten Kohlen haben eine sehr 
geringe elektrische Leitfähigkeit. Brush überzieht sie deshalb mit 
einem Überzug elektrolytischen Kupfers, um ihre elektrische Leit- 
fähigkeit zu erhöhen. Doch schmilzt der Kupferüberzug im Lichtbogen 
manchmal ab, veranlaßt häufig ein Zucken des Bogens und färbt die 
Flamme grün. 

§8. Dochtkohle. Efßektkohle. 

Einen wesentlichen Erfolg in den Versuchen, den Bogen zu be- 
ruhigen und zu zentrieren, erzielte man durch die Verwendung von 
Dochtkohlen. Die Dochtkohlen unterscheiden sich dadurch von den 



Vorbemerkungen über Elektroden» 13 

Homogenkohlen, daß sie aus zwei verschiedenen Teilen bestehen. Der 
äußere Teil, der Mantel, besteht aus demselben Material wie die Homo- 
genkohlen und wird nach denselben Methoden hergestellt, nur daß das 
Gemisch von Kohlenstaub und Teer nicht als massive Zylinder gepreßt 
wird, sondern in Röhrenform. Der in- der Röhre bestehende Hohlraum 
wird durch den Docht ausgefüllt. 

Der Docht besteht im allgemeinen aus einem Gemisch von Graphit 
mit Natriumsilikat (Wasserglas). Ein einfacher Glasstab wurde als 
Docht verwendet. Der Docht bezweckt aber, neben dem ruhigen, gleich- 
mäßigen Brennen auch die Leitfähigkeit der Kohle zu erhöhen. Infolge- 
dessen ist man, wie Feußner^) ausführt, nicht bei der ersten Zusanmien- 
setzung der Dochtsubstanz stehen geblieben, vielmehr sind komplizierte 
Zusammensetzungen für dieselbe angegeben worden; namentlich soll das 
Bor von günstigem Einfluß auf die Leitfähigkeit sein. Die Dochtkohlen 
wurden bis 1895 allein von Gebrüder Siemens & Co. 2) in Charlotten- 
burg dargestellt. Duddell & Marc haut machten im Jahre 1899 zahl- 
reiche Versuche über die Zusammensetzung der Dochtsubstanz. Sie 
kamen zu dem Ergebnis, daß die beruhigende Wirkung des Dochtes 
auf den Lichtbogen weniger dem Silicium, als vielmehr den Alkalien, 
besonders dem Kalium, zuzuschreiben sei. 

In neuerer Zeit hat man den Dochtkohlen besondere Leuchtzusätze 
beigemischt und bezeichnet solche Kohlen als Effektkohlen. 

Bremer erzielt eine erhöhte Lichtausbeute des Lichtbogens sowie 
eine angenehme Färbimg durch Zusatz von 20 — 50^0 nichtleitender 
Kalcium-, Silicium-, Magnesium- oder Fluorsalze, hauptsächlich schwer 
verdampflicher Metallsalze. Die Bremerkohlen sind Dochtkohlen, doch 
ist auch der Mantel mit Leuchtzusätzen versehen. 

Gebr. Siemens & Co. fügen mit Erfolg ihren Dochtkohlen Fluor- 
imd Borverbindungen bei und zwar enthalten ihre Effektkohlen weniger 
als 10 7o Stoffe außer Kohle und weniger als 5 7o der ganzen Masse 
Fluor. Die Bogen brennen mit diesen Kohlen vollständig ruhig und 
das Licht hat einen angenehmen Farbenton. Es werden drei Haupttöne 
hergestellt, gelb, rot und milchweiß. Die Lichtausbeute ist bei „gelben" 
Kohlen bedeutend günstiger als bei gewöhnlichen Kohlen. Näheres 
über Effektbogenlampen s. § 120. 



») Feaßner, ETZ. 16, p. 553, 1895. 

2) Gebr. Siemens & Co., D. R. P. KL 21, 8253, 1879. 



14 Mechanische Wirkungen des Stromes im Lichtbogen. 



§ 9. Prttfaiig der Kohle. 

Zur Prüfung der Kohlenstäbe schlägt Stine^) eine elektrolytische 
Methode vor. Die zu prüfenden Kohlenstifte werden als Elektroden in 
einem Bade verwendet, das aus einer 25 prozentigen Lösung von Kalium- 
oder Natriumhydroxyd besteht. Wenn das Bindemittel während des 
Brennens der Kohlen nicht vollständig in Kohlenstoff verwandelt worden 
war, so diffundiert es in die Flüssigkeit. Der an der Anode auftretende 
Sauerstoff greift in statu nascendi den Kohlenstift, wenn er nicht gut 
gebrannt ist, an und bewirkt Änderungen in dem Aussehen seiner Ober- 
fläche. Wenn die äußere Schicht weggeätzt ist, liefert die Schnelligkeit, 
mit welcher der Kern der Kohle vom Sauerstoff angegriffen wird, einen 
Maßstab für die Beurteilung der Beschaffenheit des Kerns. Zu dieser 
Untersuchung genügen Ströme von 2 — 3 Ampere. 

Im allgemeinen prüft man die Kohlenstäbe mit Hilfe einer Bogen- 
lampe, deren Reguliermechanismus genau bekannt ist. Man bestimmt 
die bei Aufwendung einer bestimmten Energiemenge in den verschie- 
denen Richtungen von den Kohlen ausgestrahlte Lichtintensität photo- 
metrisch und läßt dabei gleichzeitig durch selbsttätige Registrierinstru- 
mente die Strom- und Spannungsverhältnisse an den Kohlen aufzeichnen. 
Je geringere Schwankungen in diesen Instrumenten in Abhängigkeit von 
der Zeit auftreten, desto besser ist die Kohle für Beleuchtungszwecke. 

Verunreinigungen in den Kohlen machen den Bogen imruhig und 
das Licht flackernd. Um die Kohlen selbst imd den Lichtbogen 
während des Brennens zu beobachten, umgibt man die Lampe mit einem 
Gehäuse, das seitliche Fenster aus dunkel gefärbten Gläsern hat. In 
einer Seite des Gehäuses bringt man eine Linse mit Blende an, damit 
man ein vergrößertes Bild des Bogens auf eine weiße Wand projizieren 
kann. Gute Kohlen dürfen nicht schlacken und ihre Asche soll möglichst 
grau sein. Der Klang einer guten Kohle ist metallisch. Auch aus der 
Farbe des Lichtbogens kann man Schlüsse auf die Qualität der Kohle 
ziehen. 

Der spezifische Widerstand (Widerstand von 1 m Länge und 1 mm* 
Querschnitt) von Kohlen, die von der Prüfungskommission der Frank- 
furter Ausstellung*) untersucht worden sind, betrug für Homogenkohlen 
55—78 Ohm, für Dochtkohlen 57—88 Ohm. 



1) Stine, El. World 25, 23. II. 1895. 

2) Offizieller Bericht über die internationale Elektrizitätsausstellung in 
Frankfurt a. M., Band 2, p. 117, 1891. 



Mechanische Vorgänge. 15 



II. Mechanische Vorgänge. 

§ 10. Transport der Materie im Lichtbogen. 

Wenn ein Gleichstromlichtbogen zwischen zwei Kohlen, deren 
Spitzen vor ' der Bildung des Lichtbogens gleiche Gestalt hatten, eine 
Zeitlang bestanden hat, so kann man eine Veränderung in der Gestalt 
der Spitzen wahrnehmen. Die Spitze, aus welcher der positive Strom 
trat (Anode), hat sich ausgehöhlt und gleicht in ihrem Aussehen dem 
Krater eines feuerspeienden Berges; man redet deshalb im Lichtbogen 
von einem positiven Krater oder besser kurzweg „Krater", da ein 
Krater nur an der Anode vorkommen kann. Die negative Spitze 
(Kathode) hingegen ist, nachdem der Lichtbogen eine Zeitlang bestanden 
hatte, spitzer geworden. Es ist also augenscheinlich, daß der Strom 
Partikelchen von der positiven KoUe losgerissen, mit sich geführt und 
einen Teil derselben auf der Kathode wieder niedergelegt hat. 

Dieser Transport des Elektrodenmaterials in der Eichtung des 
Stromes ist schon frühzeitig beobachtet worden. Schon Hare*) und 
Silliman^) stellten ihn bei Elektroden aus Holzkohle fest. 

De la Eive^) verwendete als Anode eine Platinplatte. Nachdem 
der Lichtbogen einige Zeit bestanden hatte, zeigten sich auf der Platin- 
platte Vertiefungen, dadurch hervorgerufen, daß die Materie von der 
Platinplatte losgerissen worden war. 

Herwig*) stellte eine Abnahme des Gewichtes von Kupferplatten 
und Eisenplatten fest, welche als Anode gedient hatten. 

Violle^) führte in den Kohlelichtbogen ein Kohlenstäbchen ein. 
Auf der Seite, welche der Kathode gegenüberlag, zeigte das Kohlen- 
stäbchen nach längerem Brennen des Lichtbogens eine Aushöhlung, 
während sich auf der Seite, welche der Anode gegenüberlag, Graphit 
ansetzte. 

Das Losreißen des Elektrodenmaterials durch den Lichtbogen läßt 
sich gut erkennen, wenn man den Bogen imter Wasser herstellt. Schon 
Davy hatte mit Lichtbogen unter Wasser experimentiert. Bredig^) 
stellte einen Lichtbogen unter reinem Wasser zwischen Goldelektroden 
her; das Wasser färbte sich prächtig rot oder blau und enthielt Gold 



1) Hare, Sill. Jour. 3, p. 105, 1821. 

2) Silliman, Sill. Jour. 5, p. 108, 1822. 
«) De la Rive, Arch. 1, p. 262, 1841. 

*) Herwig, Pogg. Ann. 149, p. 521, 1873. 

*) Violle, C. R. 117, p. 33, 1893; auch 119, p. 949, 1894. 

«) Bredig, Z. f. Elch. 4, p. 514, 1898. 



16 Mechanische Wirkungen des Stromes im Lichtbogen. 

in feiner Zerstäubung. Ebenso gelang es Bredig bei Verwendung von 
Zink, Blei, Zinn, Silber und Platin als Elektroden durch den Lichtbogen 
in Wasser das Metall der Elektroden in Suspension zu erhalten. 

Van Breda*) beobachtete, daß auch die Kathode Materie in den 
Bogen entsende und an Gewicht verliere. Er stellte eine isolierte Eisen- 
platte zwischen zwei Kupferkugeln und erzeugte den Bogen durch den 
Funken einer Leydener Flasche. Nach dem Versuch zeigte sich die 
positive Kupferkugel mit Eisen bedeckt. Ihre Gewichtszunahme betrug 
0,063 g. Auch die negative Kupferkugel war mit Eisen bedeckt. Ihre 
Gewichtszunahme betrug 0,360 g. Die Eisenplatte hatte sich mit Kupfer 
bedeckt. Ihr Gewichtsverlust betrug 0,327 g. 

Matteucci^) bestätigt die van Breda 'sehen Versuche, indem er 
auch von Kupfer-, Silber- und Messingkathoden einen Ausgang der 
Materie in den Lichtbogen feststellte. Auch Grove war schon der 
Ansicht, daß der Transport der Materie im Gleichstromlichtbogen in 
beiden Richtungen stattfindet. Nach den Untersuchungen von Herz- 
feld^) läßt sich der Transport der Materie im Kohlelichtbogen gut 
durch folgende Anordnung erkennen. Der Lichtbogen wird in ein elek- 
trisches Feld gebracht, das zwischen zwei parallelen Messingplatten A 
und B (Fig. 2) gebildet wird. Bei den Herzfeld 'sehen Versuchen 
konnte der Plattenabstand zwischen 2 und 10 cm variiert werden; ihre 
Spannungsdifferenz betrug 1800 Volt. Die Platten konnten mit den 
Belegungen einer Leydener Flasche verbunden imd entweder beide 
isoliert oder die eine von ihnen ebenso wie die zugehörige Belegung 
der Flasche zur Erde abgeleitet werden. Die vom Lichtbogen aus- 
gesendeten ultravioletten Strahlen entluden die Flasche rasch, sodaß zur 
Erhaltung eines konstanten Feldes die Flasche durch eine Hol tz 'sehe 
Influenzmaschine immer neu geladen werden mußte. Durch die Erregung 
des elektrischen Feldes änderten sich innerhalb des Empfindlichkeits- 
bereichs technischer Strom- und Spannungszeiger die Angaben der Meß- 
instrumente nicht. „Dagegen wurden die von der Anode zur Kathode 
geschleuderten Kohlenteilchen stets nach der isolierten Platte hinge- 
zogen, einerlei, ob diese positiv oder negativ geladen war, und schlugen 
sich dort strahlenförmig nieder. Waren beide Platten isoliert, so flogen 
die Teilchen gleichmäßig nach beiden Seiten. Auch die verhältnismäßig 
wenigen Kohlenteilchen, die den umgekehrten Weg von der Kathode zur 
Anode machten, wurden aus ihrer Bahn abgelenkt. Vielleicht stammen 
von ihnen die schwachen Ringe, die sich auf der Platte abzeichneten." 



i) Van Breda, C. R. 23, p. 462, 1846. 

2) Matteucci, C. R. 30, p. 201, 1850. 

») Herzfeld, Wied. Ann. 62, p. 439, 1897. 



Transport der Materie. 



11 



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B 



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Es sei hier daran erinnert, daß in Geiß 1er sehen Eöhren die Be- 
wegung der Materie nur von der Kathode ausgeht, ohne jedoch zur 
Anode zu gelangen. 

Es fragt sich, in welcher Form die Materie im Lichtbogen von 
der einen Elektrode zur anderen übergeführt wird. Bekanntlich herrscht 
im Lichtbogen eine sehr hohe Temperatur. Dieselbe beträgt z. B. nach 
Violle für den Krater 3500 », für die Kathodenspitze 2700 ». Es ist 
kein Zweifel, daß sich die von Metallelektroden 
in den Bogen^ geschleuderten Partikeln in Dampf- 
form befinden. Für Metallelektroden ist vielfach 
beobachtet worden, daß zwischen ihnen ein 
Lichtbogen umso leichter zustande kommt, je 
leichter das Metall verflüchtigt werden kann. 
Man kann auch oft beim Experimentieren im 
Lichtbogen bemerken, daß die Spitzen von 
Metallelektroden infolge ihrer hohen Temperatur 
flüssig werden, und die Temperatur des Bogens 
ist ausreichend, die flüssigen Metalle in Dampf- 
form zu verwandeln. Der Metalldampf im Licht- 
bogen selbst läßt sich spektroskopisch nach- 
weisen und gerade infolge der Eigenschaft, die 
Metalle zu verdampfen, ist der Lichtbogen 
ein wichtiges Hilfsmittel bei spektroskopischen 
Arbeiten. 

Die Verdampfungstemperatur der Kohle ist 
weit höher als die der Metalle. Wilson und 
Fitzgerald^) schließen auf Grund theoretischer 
Überlegungen, daß die Temperatur der positiven 
Kohle nicht ausreiche, die Kohle zu verdampfen. 

De la Rive (1849) ist der Ansicht, daß die Kohle ihrer molekularen 
Beschaffenheit die Eigenschaft verdankt, sich gut zur Bildung von 
Lichtbogen zu eignen. Er nahm an, daß die Kohle durch den elektrischen 
Strom zerstäubt wird. Sicherlich spielt die molekulare Beschaffenheit 
der Kohle und auch der Metalle beim Zustandekommen des Lichtbogens 
eine Rolle. In einem Kohlelichtbogen befinden sich auch glühende, vom 
Krater losgerissene Kohlenpartikelchen. Viele Forscher sind der Ansicht, 
daß die Kohle im Lichtbogen verdampft. 

Despretz^) glaubt, daß der Kohlenstoff an der Anode verdampft 
und sich an der kälteren Kathode wieder kondensiert. Dem Verdampfen 



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Fig. 2. 



1) Wilson and Fitzgerald, Proc. Roy. Soc. 60, p. 377, 1897. 
9) Despretz, C. R. 28, p. 757, 1849; 29, p. 48, p. 709, 1849. 
Monasch. 2 



13 Mechanische Wirkongen des Stromes im Lichtbogen. 

des Kohlenstoffs wollte er ein vorhergehendes Schmelzen der Kohlen- 
elektroden bemerkt haben. 

Abney fand, daß die Krateroberfläche stets die gleiche Helligkeit 
besäße, und Violle*) stellte fest, daß die Temperatur des Kraters 
konstant sei; sie stelle die Verdampfungstemperatnr des Kohlenstoffs 
dar. S. P. Thompson 2) erklärt diese Konstanz der Temperatur da- 
durch, daß die Temperatur des Kraters infolge des Verbrauchs der 
Kohle an latenter Wärme beim Übergang in den gasförmigen Zustand 
verhindert wird, sich über die Verdampfungstemperatur der Kohle zu 
erheben. Auch ist er der Ansicht, daß sich die Kohle vor der Ver- 
flüchtigung verflüssigt. 

Doch hat Moissan^) gezeigt, daß selbst bei Verwendung von 
Strömen bis zu 2000 Ampere im Kohlelichtbogen die Kohle nicht 
schmilzt. Moissan hält das Verdampfen der Kohle für ein Subli- 
mieren, d. h. ein direktes Übergehen aus dem festen in den gas- 
förmigen Zustand. Die sublimierte Kohle setze sich als Graphit an 
der Kathode ab. Schon Fizeau und Foucault*) haben im Jahre 1844 
darauf hingewiesen, daß die Kohle bei der Überführung im Lichtbogen 
eine Veränderimg erleide. „Die an der Kathode abgeschiedene Kohle 
sei dem Graphit ähnlich." Nach Moissan ist also wohl mit Eecht 
anzunehmen, daß im Kohlelichtbogen ein Überdestillieren der Kohle 
von dem heißen Krater zur weit weniger heißen negativen Spitze statt- 
findet. Auch Lehmann 5) schließt sich dieser Ansicht an. Er meint, 
daß im ruhigen KoUelichtbogen „keine Verdampfung der Kohlen im 
Sinne der Bildung eines reinen Dampfstroms stattfinde, sondern nur 
eine langsame Verdunstung und Oxydation des Dampfes durch die bei- 
gemischte sauerstoffhaltige Luft". 

§ 11. Aussehen des Lichtbogens und seiner Elektroden. 

Die Gestalt der Elektroden und des Bogens ist von verschiedenen 
Umständen abhängig. Im allgemeinen läßt sich folgendes charakteristische 
Aussehen des Lichtbogens beobachten. Der Lichtbogen zwischen Kohlen- 
elektroden (Fig. 3) besteht aus einem inneren violetten Kern a und einer 
äußeren Hülle b (Aureole) von grünlicher Färbung. Aureole und Kern 
sind durch ein schwarzes Band c getrennt. Der Kern des Bogens ist 



») VioUe, C. R. 115, p. 1273, 1892. 

3) S. P. Thompson, El. Rev. 37, p. 571, 1895. 

3) Moissan, C. R. 119, p. 776, 1894. 

*) Fizeau et Foucault, Ann. de Chim. et phys. [3], 11, p. 382, 1844. 

s) 0. Lehmann, Wied. Ann. 55, p. 367, 1895. 



Aussehen des Lichtbogens und seiner Elektroden. 



19 



heißer als die Aureole. An der Spitze der positiven Kohle befindet sich 
der weißglühende Krater d, auf den, wie Frau Ayrton zuerst genau 
untersucht hat, eine gelbglühende Zone e folgt. Hieran schließt sich ein 
dunkelrotglühender Teil f, der häufig von einem Kranz von Kügelchen 
umgeben ist, die sich in der Hitze beim Brennen des Bogens aus dem 
Kohlenmaterial und seinen Beimengungen zu bilden scheinen. Die Spitze 
der negativen Kohle g ist weißglühend, an sie schließt sich eine etwas 
größere gelbglühende Fläche h und wieder eine dunkelrotglühende 




Fig. 3. 



Fig. 4. 



Zone i mit Kügelchen. Die weißglühende Fläche des Kraters ist größer 
als die weißglühende Spitze der negativen Elektrode. Die Flächen d 
und g nehmen mit wachsender Stromstärke, wie Frau Ayrton^) fest- 
gestellt hat, an Ausdehnung zu; die Kraterfläche wächst jedoch in einem 
größeren Verhältnis mit der Stromstärke als die weißglühende Fläche 
an der negativen Spitze. Die Oberflächen der Zonen e und h sind glatt, 
während die von f und i rauh sind. 

Unter Bogenlänge versteht man den Abstand der durch die 
Krateröffnung gelegten Ebene von der Spitze der negativen Kohle. Unter 
Kratertiefe versteht man den Abstand dieser Ebene von der ent- 
ferntesten Stelle im Inneren des Kraters. 



1) Mrs. Hertha Ayrton, The Electr. 34, p. 335, 364, 399, 471, 541, 610, 
1895; 35, p. 418, 635, 743, 1895; 36, p. 225, 1896. 

2* 



^0 Mechanische Wirkungen des Stromes im Lichtbogen. 

Die Breite und Gestalt der einzelnen Zonen, die Kraterfläche, die 
Gestalt der negativen Spitze, der Bogenkem und die Aureole ver- 
ändern sich mit der Stromstärke, Spannung und Bogenlänge. Frau 
Ayrton hat einige Gesetzmäßigkeiten dieser Veränderungen aufgefunden. 
Die schwarzen Bänder zwischen Bogenkem und Aureole verschwinden 
bei schwachen Strömen und kleinen Bogenlängen. Der Durchmesser des 
Kraters wächst mit wachsender Stromstärke und wachsender Bogenlänge. 
Bei konstanter Stromstärke wächst die Kjaterfläche mit wachsender 
Bogenlänge. Bei konstanter Bogenlänge wächst die Kraterfläche mit 
wachsender Stromstärke. Andrews^) hatte schon 1880 beobachtet, daß 
die Kraterfläche der Stromstärke proportional sei. Bei seinen Messungen 
hatte er die Kratertiefe nicht mitberücksichtigt. Die Messungen der 
Krateroberfläche sind schwierig und können nicht mit großer Genauig- 
keit ausgeführt werden. 

Beim Brennen des Bogens spitzt sich sowohl die positive als auch 
die negative Kohle zu. Im allgemeinen spitzt sich die negative Kohle 
mehr zu als die positive. Wenn die Stromdichte in den Kohlen zu 
groß ist, so beginnen beide Kohlen schon in ziemlich großer Entfernung 
von der Spitze sich zu verjüngen. In Fig. 4 ist nach S. P. Thompson^) 
ein Kohlenpaar von schlechter Leitfähigkeit dargestellt, bei welchem die 
Stromdichte zu groß war. In diesem Falle bildet sich an der positiven 
Kohlö kein Krater, sondern auch eine Spitze und der Bogen ist so un- 
ruhig, daß er zur Beleuchtung unbrauchbar ist. Ist anderseits die 
Stromdichte zu gering, also der Kohlendurchmesser zu groß für eine 
bestimmte Stromstärke, so wird der Krater zu tief und der Bogen auch 
unruhig. 

Bei Wechselstrom müssen die Veränderungen an beiden Kohlen 
gleichartig sein, da während jeder Periode jede der beiden Kohlen 
einmal Anode und einmal Kathode ist. Das Aussehen beider Elektroden 
ist daher gleichartig, und zwar zeigen beide Kohlen ganz kleine Krater. 
Durch sekundäre Einflüsse kann das Aussehen der Kohlen des Wechsel- 
strombogens verschieden werden. Wenn die Kohlen z. B. vertikal an- 
geordnet sind, so wird die obere Kohle wegen des aufsteigenden warmen 
Luftstroms etwas spitzer als die untere Kohle. Bei Wechselstrom ver- 
wendet man in Bogenlampen für beide Kohlen Dochtkohlen, während 
man in Gleichstromlampen als positive Kohle eine Dochtkohle und als 
negative Kohle eine Homogenkohle verwendet. 

Je kleiner die Bogenlänge ist und je größer die Stromstärke vrird, 
desto spitzer wird die negative Kohle. Bei sehr kleiner Bogen- 



1) Andrews, Joum. Tel. Eng. 9, p. 201, 1880. 

2) S. P. Thompson, El. Rev. 37, p. 574, 1895. 



Abbraod. 21 

länge trägt die negative Spitze (Fig. 5) einen Aufsatz, den „Pilz", 
S. P. Thompson hielt ihn für eine charakteristische Erscheinung des 
zischenden Lichtbogens. Frau Ayrton zeigt, daß er auch bei ruhigem 
Bogen auftritt, wenn die Bogenlänge klein genug ist. Nach den Unter- 
suchungen von Herzfeld*) ist die Ursache des Entstehens des Pilzes 
das Fehlen des zur Verbrennung der Kohle notwendigen Sauerstoffs. 
Die Kohle lagert sich dann auf der negativen Spitze dachförmig ab. 

Genaue Gesetzmäßigkeiten über die Verkürzung der 
Kohlen und über die verschiedenartigen Gestalten, welche 
die Spitzen zeigen, lassen sich nicht angeben. Diese 
Erscheinungen hängen zu sehr von der molekularen 
Beschaffenheit der Kohle, dem Kohlendurchmesser, von 
dem Medium, von der Bogenlänge und den elektrischen 
Verhältnissen ab. Die Gestalt der Elektrodenspitzen 
reagiert in sehr empfindlicher Weise auf die Änderung 
einer der sie beeinflussenden Größen. Frau Ayrton 
konnte Kohlen, welche in einem Gleichstromlichtbogen 
von 10 Ampere, dem ein Wechselstrom von 0,5 — 1 Ampere 
von 100 Perioden pro Sekunde aufgelagert war, gebrannt 
hatten, infolge der durch die Stromänderungen hervor- 
gerufenen Gestaltsveränderung dem bloßen Aussehen nach pjg 5 
von Kohlen, die in einem gewöhnlichen Gleichstrombogen 
gebrannt hatten, unterscheiden. Duddell 2) lagerte einem Gleichstrom- 
lichtbogen von 10 Ampere einen Wechselstrom von 0,1 Ajnpere auf, 
konnte aber bei so schwachen Stromvariationen keinen Einfluß der 
Stromvariationen auf die Gestalt der Elektroden wahrnehmen. 



§12. Abbrand. 

Den Gewichtsverlust, welchen die Kohlen während des Brennens 
in einer bestimmten Zeit erleiden, nennt man Abbrand. Brennt der 
Lichtbogen zwischen zwei Kohlen von gleichem Durchmesser, so ist der 
Abbrand der positiven Kohle größer als der Abbrand der negativen 
Kohle. Im allgemeinen ist bei Kohlen von gleichem Durchmesser der 
Abbrand der positiven Kohle ungefähr 2 — 2,5 mal größer als derjenige 
der negativen Kohle. Doch lassen sich keine allgemein gültigen Zahlen 
über die Größe des Abbrandes angeben, da derselbe bei konstanter 
Stromstärke zu sehr von dem Kohlenmaterial, der Bogenlänge, der 
Bogenspannung, dem Widerstände der Kohlen und dem umgebenden 




») Herzfeld, Wied. Ann. 62, p. 439, 1897. 
2) Duddell, The Electr. 46, p. 270, 1900. 



22 



Mechanische Wirkungen des Stromes im Lichtbogen. 



Medium abhängt. Deshalb untersuchen die meisten Bogenlampen- 
fabriken, welche Kohlendurchmesser für eine bestimmte Bogenlampe 
bei bestinmiter Stromstärke unter bestinmiten Bedingungen am zweck- 
mäßigsten sind. 

Man verwendet heute in den Bogenlampen Kohlen von verschie- 
denen Durchmessern. Die obere Kohle ist gewöhnlich dicker als die 
untere; dies hat nicht nur den Zweck, die Schattenwirkung der negativen 
Kohle zu verringern, sondern auch hauptsächlich, bei beiden Kohlen in 
derselben Zeit gleichen Abbrand zu erzielen. Da infolge des Abbrandes 
die Bogenlänge mit der Brenndauer bei feststehenden Elektroden wächst 
und die Licht-, Spannungs- bezw. Stromverhältnisse an den Lampen 
ändert, ist zur Konstanthaltung der Bogenlänge ein Eegulator notwendig, 
welcher denjenigen Teil einer Bogenlampe bildet, von welchem nächst 
dem Material der Kohlen die Güte einer Bogenlampe abhängt. 

In der folgenden Tabelle ist eine Zusammenstellung über Kohlen- 
durchmesser und Brenndauer gegeben, welche Gebr. Siemens & Co. 
nach ihren Erfahrungen mit Kohlen Marke A für Gleichstromlampen 
aufgestellt haben. 







Durchmesser 




Brenndauer in Sttinden, 


Strom- 
stärke 


Spannung 


der oberen 
Dochtkohle 


der unteren 
Homogenkohle 


bei einer Länge der Kohle von: 






in mm 


in mm 


200 mm 


250 mm | 825 mm 


1 


30 


6 


4 


6 


_ 


_ 


1,5 


32 


8 


5 


7,5 


— 


— 


2 


34 


9 


6 


7,5 


— 


— 


3 


36 


11 


7 


8,5 


11 


15 


4,5 


37 


13 


8 


10 


13 


18 


6 


38 


16 


10 


10 


13 


18 


9 


40 


18 


12 


10 


13 


18 


12 


41 


20 


13 


10 


13 


18 


15 


43 


20 


13 


9 


11,5 


16 


20 


44 


22 


14 


10 


13 


18 


35 


45 


25 


18 


10 


13 


18 



Unter der Annahme, daß beide Kohlen sich in derselben Zeit 
um dieselbe Strecke verkürzen, ist der Abbrand der positiven Kohle 
in obiger Tabelle ungefähr 2, 4 mal größer als derjenige der negativen 
Kohle. 

Bei "Wechselstrom ist der Abbrand naturgemäß an beiden Kohlen 
gleich groß. Daher verwendet man beim gewöhnlichen Wechselstrom- 
bogen zwei Dochtkohlen von gleichem Durchmesser. Nun empfiehlt es 
sich mit Rücksicht auf eine bessere Lichtverteilung, beim Wechselstrom- 



Abbrand. 



23 



bogen einen Eeflektor an der oberen Kohle anzubringen. Bei Verwen- 
dung eines Reflektors ist der Abbrand der oberen Kohle etwas kleiner 
als der der unteren Kohle. Gebr. Siemens & Co. wählen folgende 
Durchmesser ihrer A-Kohle beim Wechselstrombogen mit Reflektor. 



Strom- 
stärke 


Durchmesser 
der oberen 
Dochtkohle 


Durchmesser 
der unteren 
Dochtkohle 


Brenndauer 


in Stimden bei 
der Kohle von 


einer Länge 




in mm 


in mm 


200 mm 


250 mm 


325 mm 


3 


7 


8 


8,5 


10,75 


15 


4,5 


8 


9 


8,5 


10,75 


15 


6 


9 


10 


8,5 


10,75 


15 


9 


10 


12 


8,5 


10,75 


15 


12 


12 


14 


8,5 


10,75 


15 


15 


14 


16 


10,75 


14 


19 


20 


16 


19 


10,75 


14 


19 


35 


20 


23 


10,75 


14 


19 



Einen der ersten Versuche, die Brenndauer der Kohlenstifte zu 
verlängern, machte JehP). Seine Vorrichtung soll die obere Kohle vor 
Abnutzimg ihrer Oberfläche in der Nähe der Spitzen schützen. Sie 
besteht aus einem feuerfesten Ring, der die obere Kohle dicht über dem 
Lichtbogen umschließt. Der Ring ist durch einen Drahtrahmen mit 
einem Führungsring verbimden, der mittelst dreier kleiner Platin- 
klammem auf dem konischen Ende der imteren Kohle aufsitzt. Nach 
500 — 800 stündiger Brenndauer sollte der Schutzring erst ausgewechselt 
werden müssen. Die Vorrichtung hat sich nicht eingebürgert. 

Hardtmuth^) schlug, um den Abbrand an den Seitenflächen der 
positiven Kohle zu vermindern, eine Büchse aus schwer schmelzbarem 
Material vor, welche auf die obere Kohle gesetzt wurde. Diese Ein- 
richtung verminderte den Abbrand. 

In der folgenden Tabelle sind einige Versuchsresultate für einen 
6 Ampere-Bogen dargestellt: 



Abbrand der 

positiven 

Kohle 

cm 



Mit Büchse 
Ohne Buchse 



4,9 
14,1 



Abbrand der 

negativen 

Kohle 

cm 



10,0 
15,5 



Jehl, El. Anz., p. 1435, 1894. 

») Hardtmuth, E.T.Z. 15, p. 628, 1894. 



24 



MechaDische Wirkongen des Stromes im Lichtbogen. 



Indessen konnte sich der Hardtmuth'sche „Sparer" auch nicht 
einbürgern, da er unter dem EinfluB der hohen Temperatur am Krater 
litt, häufig ersetzt werden mußte und zu teuer war. Außerdem hatte 
er im Betriebe den Nachteil, daß es schwierig war, ihn immer auf der 
richtigen Höhe zu erhalten. 

Um eine längere Brenndauer der Kohlenstifte zu erzielen, dachte 
man daran, längere Kohlenstäbe zu verwenden. Doch sind der Länge 
der Kohlenstifte aus konstruktiven und ästhetischen Eücksichten Grenzen 
gezogen, sodaß durch Verlängerung der Kohlenstifte keine wesentliche 
Erhöhung der Brenndauer zu erzielen ist. 

Thompson-Houston und Brush ordneten in Bogenlampen zwei 
Kohlenpaare derart an, daß das eine nach dem Abbrennen des anderen 
selbsttätig eingeschaltet wurde. Man erreichte hierdurch doppelte Brenn- 
dauer, ohne einen Gewinn an Kohlenmaterial zu erzielen. Auch sind 
Lampen mit zwei Kohlenpaaren, die zwei Eeguliermechanismen erfordern, 
teurer. 

Die Größe des Abbrandes ist wesentlich durch den Sauerstoff der 
Luft hervorgerufen, welcher sich mit der Kohle verbindet. In weit 
geringerem Maße wird er durch den aufsteigenden warmen Luftstrom 
vergrößert. In den Dauerbrandlampen brennt der Bogen in einem 
Glasgefäß, das gegen das Eindringen frischer Luft verschlossen ist. In 
der Glocke entsteht nach kurzem Brennen des Bogens ein indifferentes 
Gasgemisch, und der Abbrand der Kohlen ist sowohl bei Gleichstrom 
als auch bei Wechselstrom bedeutend geringer als beim Bogen in 
freier Luft. In Dauerbrandlampen sind beide Kohlen homogen und 
haben gleichen Durchmesser. In der folgenden Tabelle sind die 
Durchmesser und Brenndauern von Kohlen angegeben, welche Körting 
& Mathiesen in Leutzsch-Leipzig für ihre Dauerbrandlampen ver- 
wenden. 







Brenndauer in Stunden bei 


Strom- 
stärke 


Durchmesser 
in mm 


einer Länge der oberen Kohle 
von 300 mm und einer Länge 


in Ampere 




der unteren Kohle von 145 mm 


3 


11 


110-130 


4 


13 


140-160 


5 


13 


120-140 


6 


15 


150-170 


7 


15 


130-150 



Die Brenndauer der Kohlen ist hier also ungefähr 12 mal so 
groß als beim offenen Lichtbogen. Die Kohlen in Dauerbrandlampen 



Abbrand. 25 

dürfen nicht ruBen und sollen möglichst wenig Brennrückstände 
hinterlassen. Der Vorteil dieser Dauerbrandlampen ist der, daß die 
Kosten für Bedienung und Kohlen im Betriebe geringer sind als 
bei gewöhnlichen Bogenlampen, weil seltener Kohlen eingesetzt zu 
werden brauchen und nicht so viel Kohle verzehrt wird. Zur Er- 
zielung derselben Lichtstärke brauchen die Dauerbrandlampen jedoch 
mehr Energie. Die Dauerbrandlampen sind in § 118 und 119 be- 
sprochen. 



Drittes Kapitel. 

Elektrische Erscheinnngen im Lichtbogen. 
I. Bei Gleichstrom. 

Am Kohlenelektroden. 

§13. Potential^efäUe. 

Wenn man ein Voltmeter an die Elektroden des Gleichstromlicht- 
bogens legt und die Spannung mißt, welche an den Elektroden aus 
Homogenkohle herrscht, so zeigt das Voltmeter ungefähr 46 Volt an. 
Dieses Spannungsgefälle verteilt sich nun nicht gleichmäßig über die 
ganze Leiterstrecke, für welche es gemessen wurde, sondern hat an 
verschiedenen Stellen verschiedene Größen. Die Leiterstrecke setzt sich 
zusammen aus der positiven Kohle, der Gassäule des Lichtbogens selbst 
und aus der negativen Kohle. Lecher*) nahm einen 1,2 mm dicken 
Kohlenstift als Prüfstäbchen und verband ihn mit der einen Klemme 
des Voltmeters ; die andere Klemme des Voltmeters war mit der positiven 
Elektrode verbimden. Die Bogenlänge betrug 2,5 mm. Hielt Lech er 
das Prüfstäbchen auf die negative Kohle, so ergab sich als Gesamt- 
spannungsunterschied der beiden Elektroden 46 Volt. Hielt er aber das 
Prüfstäbchen in den Lichtbogen selbst, ganz nahe an die positive Elek- 
trode, so zeigte das Voltmeter nur 36 Volt Spannungsverlust an. Bewegte 
Lecher das Prüfstäbchen von der positiven Elektrode hinweg durch 
den Lichtbogen zur negativen Elektrode hin, so fand er, daß sich die 
A^oltmeterangabe von 36 Volt nur wenig änderte. Zwischen der positiven 
Elektrode und dem Lichtbogen fand also ein großer Sprung in der 
Spannung statt. Einen kleineren Sprung in der Spannung stellte er 
beim Übergang von Lichtbogen zur negativen Elektrode fest. 



1) Lecher, Wien. 95 II, p. 992, 1887. 



Kohlenelektroden. Potentialgefälle. 



21 



— SS-'* 



Das Spannungsgefälle setzt sich im Bogen aus drei Teilen zu- 
sammen: 

1. Einem großen Spannungsabfall an der Grenze der positiven 
Kohle und der Gassäule des Lichtbogens. 

2. Einem kleinen Spannungsabfall an der Grenze der Gassäule 
und der Kathode. 

3. Einem Spannungsabfall in der Gassäule selbst, der gleichmäßig 
erfolgt. 

In Fig. 6 ist die Verteilung des Spannungsgefälles in einem Gleich- 
stromlichtbogen zwischen Homogenkohlen nach 
S. P. Thompson 1) dargestellt. Thompson 
erhielt als Spannungsabfall beim Übergang von 
positiver Elektrode zum Lichtbogen — auch 
Anodenhindemis genannt — den Betrag von 
39 Volt; sodann folgt ein kleiner Spannungs- 
abfall von etwa 3 Volt in der Gassäule selbst 
und ein Spannungsabfall von etwa 3 Volt beim 
Übergang von Gassäule zur Kathode (Kathoden- 
hindemis). Der Wert von 10 Volt bei Lech er 
für das Kathodenhindernis ist so hoch, weil in 
diesem Betrage auch der Spannungsverlust in 
der Gassäule eingeschlossen ist. TJppenborn^) 
fand bei Bögen von 6 — 16 mm Länge für das ^ig. 6. 

Anodenhindernis 32,5 Volt und für das Kathoden- 
hindernis 5,5 Volt. Auffallend ist die Beobachtung Lechers, daß er die 
Spitze seines Prüfstäbchens eine ziemlich große Strecke senkrecht zum 
Lichtbogen herausziehen konnte, ohne daß sich die Spannung wesentlich 
geändert hätte. Es scheint demnach außer der sichtbaren Hülle des Licht- 
bogens noch eine nicht leuchtende Hülle zu geben, welche an der 
Elektrizitätsleitung teilnimmt. 

Die eingehendsten Untersuchungen über die Verteilung des 
Spannungsgefälles im Lichtbogen in allen seinen Teilen machte Frau 
Ayrton^). Sie fand, daß das Anodenhindernis nicht etwa konstant 
sei, sondern von der Bogenlänge uud von der Stromstärke abhänge. 
Das Anodenhindernis wächst mit wachsender Bogenlänge bei kon- 
stantem Strom und wird für dieselbe Bogenlänge kleiner, wenn der 
Strom stärker wird. Das Kathodenhindernis ist von der Bogenlänge 
unabhängig; es wird wie das Anodenhindemis mit wachsender Strom- 



1) S. P. Thompson, El. Rev. 37, p. 572, 1895. 

2) Uppenborn, Centr. f. El. 10, p. 102, 1888. 

3) Mrs. Ayrton, The Eiectr. 41, p. 720, 1898. 



28 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



stärke kleiner. Der Spannungsverlust in der Gasstrecke des Bogens 
selbst wächst mit wachsender Bogenlänge. 

Luggin^) fand zuerst, daß sich verschiedene Größen für den 
Spannungsverlust in den einzelnen Bogenteilen ergeben, wenn die Kohlen 
aus verschiedenem Material bestehen. Er maß den Spannungsunterschied 
zwischen der positiven Elektrode und einem Punkte der Gassäule Vj, 
femer den Spannungsunterschied zwischen diesem Punkte der Gasstrecke 
und der negativen Elektrode Vj für gewöhnliche Homogenkohlen bei 

6.8 Ampere und für Kohlen, die mit Soda getränkt waren (bei 

8.9 Ampere). E stellt die gesamte Spannungsdifferenz an den Elektroden 



= v, + v, . 


iar. 












Bogenlänge 


Homogenkot 


ilen 


Sodag« 


jtränkte 


Kohlen 


in mm 


Vi 


V, 


E 


Vi 


V, 


E 


2,9 


25,9 


13,9 


39,8 


0,43 


17,47 


17,9 


3,0 


27,1 


15,4 


42,5 


1,76 


17,64 


19,4 


3,9 


26,9 


19,4 


46,3 


0,69 


19,31 


20,0 


4,0 


32,2 


16,5 


48,7 


3,77 


17,63 


21,4 


5,0 


31,0 


18,3 


49,3 


2,89 


19,71 


22,6 


6,8 


33,3 


18,4 


51,7 


7,0 


21,0 


28,0 



Bei sodagetränkten Kohlen ist die Gesamtspannungsdifferenz an 
den Elektroden bedeutend kleiner als bei gewöhnlichen Homogenkohlen. 
Auffallend gering ist der Abfall der Spannung an der positiven Elek- 
trode bei sodagetränkter Kohle. Aus Luggin's Untersuchungen geht 
nicht hervor, welchen Anteil jede der Elektroden und welchen Anteil 
die Gassäule an der Erniedrigung des Spannungsabfalls bei Anwesenheit 
von Salzen in der Kohle hat. Frau Ayrton untersuchte daher diese 
Verhältnisse bei zwei Dochtkohlen. Es ergab sich, daß die Verringerung 
der Gesamtspannung an den Elektroden teils am Krater, teils in der 
Gasstrecke erfolgt. Die negative Kohle nimmt nur einen ganz geringen 
Anteil an der Verringerung der Gesamtspannung an den Elektroden. 



§ 14.. Einbreniieii. 

Es wurden viele Versuche gemacht, die Beziehungen zwischen 
Bogenlänge, Stromstärke im Bogen und Spannung an den Kohlen zu 
ergründen. Doch gelangte man vor Frau Ayrton nicht zu allgemein 
gültigen Gesetzmäßigkeiten. Der Grund liegt darin, daß sofort nach 
der Erzeugung des Bogens zwischen den Kohlenelektroden mit den 



1) Luggin, Wien. 9811a, p. 1192, 1889. 



Kohlenelektroden. Einbrennen. 29 

Messungen begonnen wurde. Hierin liegt aber eine große Fehlerquelle, 
denn wie Frau Ayrton gefunden hat, muB man erst eine unter Um- 
ständen geraume Zeit verstreichen lassen, bis sich die Kohlen richtig 
„eingebrannt" haben. Für einen Bogen von gegebener Stromstärke und 
gegebener Länge nimmt nämlich die Spannung an den Elektroden nicht 
sofort den zur Stromstärke und Bogenlänge gehörigen konstanten Wert 
an, sondern ist, je nach der Natur der Kohlen, mehr oder weniger 
großen Schwankungen während eines Zeitraums unterworfen, bis sie 
endlich für die betreffende Bogenlänge und Stromstärke einen konstanten 
Wert erreicht. Es entspricht nach den äußerst sorgfältigen Unter- 
suchungen von Frau Ayrton jeder Bogenlänge und Stromstärke eine 
bestimmte Gestalt der Kohlenspitzen besonders des Kraters und bevor 
diese Gestalt nicht erreicht ist, ist die Spannung an den Kohlen nicht 
konstant. Die Zeit, welche verstreicht, bis die Spannung für eine ge- 
gebene Bogenlänge und Stromstärke konstant wird, ist um so geringer, 
je mehr die Gestalt der Kohlenspitzen beim Entstehen des Bogens der 
für die betreffende Bogenlänge und Stromstärke charakteristischen 
Gestalt nahekommt. Bei einem Versuche von Frau Ayrton brauchte 
die Spannung 50 Minuten, bis sie nach Erzeugung eines Bogens von 
3 mm Länge und 10 Ampere Stromstärke bei einer neuen positiven 
Homogenkohle von 18 mm Durchmesser konstant wurde. Hierbei war 
die negative Elektrode eine Kohle, welche schon früher unter denselben 
Yerhältnissen gebrannt hatte, also schon die richtige Gestalt angenommen 
hatte. Bei Verwendung einer positiven Dochtkohle von denselben Ab- 
messungen dauerte es in demselben Falle 60 Minuten, bis die Spannung 
konstant wurde. Je größer die Bogenlänge und je größer die Strom- 
stärke ist, desto schneller nehmen die Kohlen die richtige Gestalt an 
und desto schneller wird die Spannung konstant. Bei Homogenkohlen 
tritt die Konstanz der Spannung schneller ein als bei Dochtkohlen. 

Die Beziehimgen zwischen der Bogenlänge L und den elektrischen 
Größen Stromstärke J und Spannung an den Elektroden E sind durch 
die unbekannte Relation verknüpft 

f (J, E, L) = 0. 

Um diese Beziehungen zu imtersuchen, ist es notwendig, eine der 
drei variabeln Größen konstant zu halten. Man kann dann von den 
beiden anderen Größen die eine als unabhängige Variable wählen, sodaß 
sich die dritte Größe als abhängige Variable ergibt. 

Betreffs der Wahl der Konstanten sind folgende Fälle möglich: 

1. Bogenlänge konstant. Stromstärke und Spannung variabel. 

2. Spannung konstant. Bogenlänge und Stromstärke variabel. 

3. Stromstärke konstant. Spannung und Bogenlänge variabel. 



30 



Elektrische Erscheinangen im Lichtbogen. 



§ 15. Bogenlänge konstant. 

a) Homogenkohlen* Nachdem Frau Ayrton bei ihren Unter- 
suchimgen abgewartet hatte, bis sich die Kohlen richtig eingebrannt 
hatten, nahm sie die BeziehiingQn zwischen Stromstärke und Spannung 
bei konstanter Bogenlänge auf. Ihre Beobachtungen für Homogenkohlen 
sind in Fig. 7 dargestellt. In dieser Figur sind die unabhängigen 
Variabein die Stromstärken, welche als Abscissen aufgetragen sind, und 
die abhängigen Variabein sind die Spannungen, welche als Ordinaten 




2 



6 8 



10 12 n 16 18 20 ZZ 2^ 26 28 30 
Amp. 

Fig. 7. 



aufgetragen sind. Indem der konstanten Bogenlänge verschiedene Werte 
gegeben wurden, ergab sich die in Fig. 7 dargestellte Kurvenschar. 
Die Beobachtungen sind sehr sorgfältig ausgeführt worden; die in der 
Fig. 7 dargestellten Werte sind Mittelwerte, die aus Beobachtungen 
während sieben verschiedener Tage an verschiedenen Kohlenpaaren von 
demselben Durchmesser und derselben Kohlensorte gewonnen wurden. 
Die positive Homogenkohle hatte einen Durchmesser von 11 mm, die 
negative Homogenkohle einen Durchmesser von 9 mm. 

Man ersieht aus der Figur, daß es für den Gleichstromkohlebogen 
verschiedene Zonen gibt, in denen er sich verschiedenartig verhält; 
nämlich eine ruhige Zone, in welcher der Bogen normal imd ohne 
Geräusch brennt und gut Messungen zugänglich ist, und eine unruhige 
Zone, in welcher der Bogen zu zischen beginnt und so unruhig ist, daß 
keine Messungen der elektrischen Größen ausgeführt werden können. 



Kohlenelektroden. Bogenlänge konstant. 31 

Wird die Stromstärke über die unruhige Zone hinaus gesteigert, so 
zischt der Bogen weiter, ist jedoch wieder Messungen zugänglich. Die 
punktierten Linien in der unruhigen Zone sind eingezeichnet, damit 
man ersehen kann, welche Kurven zusammengehören. Die elektrischen 
Verhältnisse des zischenden Lichtbogens sind in § 49 besprochen. Die 
Betrachtungen im folgenden beziehen sich, wenn nicht anders bemerkt, 
stets auf den ruhigen Bogen. 

Aus Fig. 7 ergeben sich folgende Gesetzmäßigkeiten. 

Für eine und dieselbe Bogenlänge ist die Spannimg für geringere 
Stromstärken höher, als für größere Stromstärken. Erhöht man bei 
konstanter Bogenlänge die Stromstärke, so fällt die Spannung an den 
Elektroden mit wachsender Stromstärke zuerst schnell, dann mit 
wachsender Stromstärke langsamer, bis zu einem Punkte, von welchem 
an bei weiterer Erhöhung der Stromstärke der Bogen zu zischen beginnt. 

Die Kurven für größere Bogenlängen sind steiler als die für 
niedere Bogenlängen. Deshalb fällt für eine bestimmte Stromerhöhimg 
die Spannung bei größerer Bogenlänge um einen größeren Betrag. Der 
Betrag der Änderung der Spannung ist also um so größer, je länger der 
Bogen und je geringer die Stromstärke ist. Bei den Kurven für kleine 
Bogenlängen, z. B. 2 mm und 1 mm, fehlt in Fig. 7 der steile Teil. 
Dies hat seinen Grund darin, daß Frau Ayrton mit Strömen gearbeitet 
hat, die größer als 2 Ampere waren. Wenn man mit schwächeren 
Strömen arbeitet, muß der steile Teil der Kurve auch für die kleinen 
Bogenlängen hervortreten. 

Bei einem Bogen von 5 nmi Bogenlänge steigt bei Frau Ayrtons 
Versuch die Spannung bei einer Erniedrigung der Stromstärke von 
4 Ampere auf 2 Ampere von 60 Volt auf 83 Volt, also um 23 Volt. 
Bei einer Bogenlänge von 1 mm steigt die Spannung bei derselben Er- 
niedrigung der Stromstärke nur um 5 Volt. Daß aber die Kurve für 
den 1 mm Bogen bei Stromstärken, die kleiner als 2 Ampere sind, 
recht steil in die Höhe steigt, zeigt ein Versuch von Guye und 
Monas ch, welche für einen Bogen von 1 mm Länge zwischen zwei 
Homogenkohlen von 4 mm Durchmesser bei einer Stromstärke von 
0,03 Ampere (Wechselstrom) eine Spannung von 350 Volt erhielten. 

b) Positive Kohle gedocMet, negative homogen. Eine Be- 
obachtungsreihe von Frau Ayrton zwischen einer gedochteten posi- 
tiven Kohle von 9 mm Durchmesser und einer negativen Homogen- 
kohle von 8 mm Durchmesser ist in Fig. 8 dargestellt. Die variabeln 
Stromstärken sind als Abscissen und die sich bei konstanter Bogenlänge 
ergebenden Spannungen an den Elektroden als Ordinaten aufgetragen 
worden. Aus Fig. 8 ergibt sich, daß, wenn man die Stromstärke erhöht, 
die Spannung bei einer konstanten Bogenlänge auf einen Minimalwert 



32 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



fällt. Bei weiterer Erhöhung der Stromstärke steigt die Spannung 
wieder mit wachsender Stromstärke für dieselbe Bogenlänge bis zu dem 
Punkte, bei welchem der Bogen zu zischen beginnt. Je länger der 
Bogen ist, bei desto höherer Stromstärke tritt das Spannungsminimum 
auf. Bei Bogenlängen höher als 4 mm tritt das Spannungsminimum 
nicht so ausgesprochen auf. So ist bei der Kurve für 8 mm Bogenlänge 
die Spannung von 16 Ampere an bis 22 Ampere praktisch konstant, 
anstatt bei 22 Ampere höher zu sein als bei 16 Ampere. Hieraus er- 
klärt sich auch, weshalb Ayrton und Perry^) zu der Ansicht kamen, 
daß für eine bestimmte Bogenlänge die Spannung an den Elektroden 




32 3¥ 



Fig. 8. 



unabhängig vom Betriebsstrom sei. Auch die Dicke der Dochtkohlen 
hat auf das Eintreten des Spannungsminimums einen EinfluB. So fand 
Frau Ayrton, daß das Spannungsminimum für eine Bogenlänge von 
2 mm bei einer Stromstärke von ungefähr 15 Ampere auftrat, wenn der 
Durchmesser der positiven Dochtkohle 18 mm und der Durchmesser 
der negativen Kohle 15 mm betrug. Waren jedoch die Kohlendurch- 
messer geringer, z. B. derjenige der positiven Dochtkohle 9 mm imd 
derjenige der negativen Kohle 8 mm, so trat für dieselbe Bogenlänge 
von 2 mm das Spannungsminimum schon bei einer Stromstärke von 
7 Ampere auf. 

Wenn man die Kurven von Fig. 8 mit denen von Fig. 7 vergleicht, 
so findet man, daß in allen Fällen bei Verwendimg von Dochtkohlen 
bei derselben Bogenlänge und derselben Stromstärke die Spannung an 
den Dochtkohlen geringer ist als an den Homogenkohlen. Das Material 



^) Ayrton and Perry, Proc. Phys. Soc. 5, p. 197, 1882. 



Kohlenelektroden. Spannung konstant. 



33 



des Dochtes der Dochtkohlen scheint sich leichter zu verflüchtigen als 
das Material der Homogenkohlen und auch die Leitfähigkeit der Gas- 
säule im Bogen zu erhöhen. 



§ 16. Spannang konstant. 

Man kann aus Fig. 7 die Beziehungen zwischen Bogenlänge und 
Stromstärke bei konstanter Spannung ableiten, indem man eine Parallele 
zur Abscissenachse, z. B. durch den Punkt für 60 Volt, zieht. Diese 
Parallele schneidet jede Kurve in 
einem Punkt. Tragen wir die Ordi- 
naten dieses Schnittpunkts, die Bogen- 
längen und die dazu gehörigen Strom- 
stärken für diese konstante Spannung 
von 60 Volt in einem rechtwinkligen 
Koordinatensystem auf, so ergibt sich 
eine Kurve, aus welcher man sieht, 
daß bei konstanter Spannung die 
Stromstärke größer wird, wenn der 
Bogen länger wird. Dies gilt nur 
für Honrogenkohlen. Bei einer posi- 
tiven Dochtkohle sind die Verhält- 
nisse verwickelter. In Fig. 9 ist eine 
Schar von Kurven dargestellt, welche 
Frau Ayrton auf die geschilderte 
Weise für eine positive Dochtkohle 
von 13 mm Durchmesser und eine 
negative Homogenkohle von 11 mm 
Durchmesser konstruiert hat. Man 
ersieht aus der Fig. 9, daß hier die 
Bogenlänge nicht wie bei zwei Ho- 
mogenkohlen mit wachsender Stromstärke steigt, sondern daß sie bei 
wachsender Stromstärke entweder steigt, oder konstant bleibt, oder 
sogar kleiner wird. Wenn z. B. für die konstante Spannimg von 
46,5 Volt die Stromstärke von 5 auf 30 Ampere erhöht wird, so 
steigt die Bogenlänge von 2 auf 4 mm. Für eine konstante Spannimg 
von 45 Volt entspricht den Stromstärken zwischen 15 und 30 Ampere 
eine konstante Bogenlänge von 3 mm. Bei einer konstanten Spannung 
von 41,5 Volt erfolgt, wenn die Stromstärke von 15 auf 26 Ampere 
erhöht wird, eine Erniedrigung der Bogenlänge von 1,5 auf 1,0 mm. 
Diese Verhältnisse beziehen sich auf den ruhigen Bogen. Frau Ayrton 
prüfte dieses aus den Kurven abgeleitete Verhalten des Bogens experi- 

Monasch. 3 




ßoffen/ange in mm 
Fig. 9. 



34 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



mentell bei verschiedenen konstanten Spannungen und fand es bestätigt. 
Bei Bochtkohlen von verschiedenen Durchmessern treten diese Erschei- 
nungen in verschiedenem Umfang auf. 

§ 17. Stromstärke konstant. 

a) Beide Kohlen homogen. In Fig. 10 sind für eine positive 
Homogenkohle von 11 mm Durchmesser und für eine negative Homogen- 
kohle von 9 mm Durchmesser nach Frau Ayrton die Beziehungen 
zwischen Bogenlänge und Spannimg bei konstanter Stromstärke dar- 
gestellt. Diese Beziehungen lassen sich durch gerade Linien 
ausdrücken. Je stärker die konstante Stromstärke ist, desto kleiner 




2 3^ 

Bogen/änge in mm 

Fig. 10. 



ist der Winkel, welchen die Geraden mit der Abszissenachse bilden. 
Wenn man diese Geraden über ihre Schnittpunkte mit der Ordinaten- 
achse hinaus verlängert, so treffen sie sich, in einem Punkte, für welchen 
die Bogenlänge negativ ist. Diese negative Bogenlänge stellt die Krater- 
tiefe dar. Unter Bogenlänge war der vertikale Abstand der durch die 
Kraterkante gelegten Ebene von der Spitze der negativen Kohle ver- 
standen worden. Versuche von Frau Ayrton auch die Spannung und 
Stromstärke zu messen, wenn die Spitze der negativen Kohle in den 
Krater hineinragte, also für negative Bogenlängen, gelangen nicht, weil 
in diesem Falle der Bogen sehi: unruhig war. Bei Homogenkohlen gibt 
es also keine Bogenlänge, für welche die Spannung bei verschiedenen 
Stromstärken konstant ist. Aus Fig. 10 ist als Gesetzmäßigkeit zu er- 
sehen, daß bei konstanter Stromstärke die Spannung an den Kohlen mit 
wachsender Bogenlänge wächst. Je größer die Stromstärke ist, desto 
kleiner ist der Zuwachs der Spannung bei der Erhöhung der Bogen- 
länge um einen gewissen Betrag. 



Kohlenelektroden. Stromstärke konstant 



35 



b) Positive Kohle gedochtet, negative hofnogen. In Fig. 11 
sind die Beziehungen zwischen Bogenlänge und Spannung bei konstanter 
Stromstärke für eine positive Dochtkohle von 9 mm Durchmesser und 
eine negative Homogenkohle von 8 mm Durchmesser dargestellt. Es 
ist dasselbe Kohlenpaar, für welches auch Fig. 8 galt. Die Spannung wächst 
in Fig. 11 mit wachsender Bogenlänge bei konstanter Stromstärke. Für 
dieselbe Stromstärke und dieselbe Bogenlänge ist hier die Spannung 
kleiner als zwischen zwei Homogenkohlen. Dieser Unterschied ver- 
schwindet bei höheren Bogenlängen. Auffallend ist, daß in Fig. 11 sich 
die Kurven für Stromstärken höher als 6 Ampere in der Nähe der 
Bogenlänge 2 mm zusammendrängen imd schneiden, und daß auch die 




s ¥ s 

Bo^en/än^e in mm 

Fig. 11. 



Kurven für die niedrigeren Stromstärken als 6 Ampere bei noch kleineren 
Bogenlängen die anderen Kurven schneiden. Daher hat sich für die 
Bogenlängen unterhalb 1 mm das oben ausgesprochene Gesetz umgekehrt. 
Bei konstanter Bogenlänge, die kleiner als 1 mm ist, entspricht der 
höheren Stromstärke eine höhere Spannung. 

Die Spannungszunahme bei konstanter Stromstärke für eine be- 
stimmte Erhöhung der Bogenlänge ist größer bei kleineren Bogenlängen 
und kleiner bei größeren Bogenlängen. 

Die Spannungszunahme bei einer bestimmten Erhöhimg der Bogen- 
länge ist kleiner, je größer die Stromstärke ist; bei Stromstärken von 
12 Ampere aufwärts scheint das Verhältnis Spannungszunahme pro Ver- 
längerung der Bogenlänge um 1 mm unabhängig von der Stromstärke 
zu sein. 

Nach Frau Ayrton entspricht einer bestimmten Stromstärke und 
Bogenlänge eine bestimmte Krateroberfläche. Das abweichende Ver- 

3* 



36 



Elektrische Erscheinangen im Lichtbogen. 



halten einer positiven Dochtkohle gegenüber dem einer positiven Homo- 
genkohle hängt von dem Verhältnis ab, in welchem sich im Krater 
weiche Kohle (Dochtmasse) und harte Kohle (Masse des Mantels) vor- 
finden. Für dieselbe Stromstärke ist bei größerer Bogenlänge der Krater 
so gestaltet, daß die Krateroberfläche aus einem geringeren Teil Docht- 
masse besteht als bei kleiner Bogenlänge. Je mehr harte Kohle des 
Mantels und je weniger weiche Kohle des Dochtes die Krateroberfläche 
bilden, umsomehr nähert sich das Verhalten der Dochtkohlen dem der 
Homogenkohlen. 

§ 18. Scheinbarer Widerstand. 

Der Widerstand des Lichtbogens läßt sich nicht direkt durch das 
Ohm'sche Gesetz ausdrücken, da der Widerstand des Lichtbogens von 
den elektrischen Größen abhängig ist. So ändert sich z. B. der Quer- 




2 3 ¥ s 6 

ßo^en Zange /n mm 

Fig. 12. 



schnitt des Lichtbogens mit der Stromstärke. Man nennt das Ver- 
hältnis 

Spannung an den Elektroden (E) 
Stromstärke im Bogen (J) 

scheinbaren Widerstand des Lichtbogens. Aus den Fig. 10 und 11 
kann man den Verlauf des scheinbaren Widerstandes in Abhängigkeit 
von der Bogenlänge konstruieren, indem man die Ordinaten der Span- 
nung durch die Stromstärke dividiert. Man erhält dann für verschiedene 
konstante Stromstärken bei Homogenkohlen als Widerstandskurven von 
1 mm Bogenlänge ab gerade Linien, welche mit wachsender Bogen- 
länge höher ansteigen. In Fig. 12 sind die Widerstandskurven für 
Homogenkohlen nach Frau Ayrton dargestellt. Man kann eine solche 



Kohlenelektroden. Scheinbarer Widerstand. 37 

gerade Linie, welche die Beziehung zwischen Bogenlänge und schein- 
barem Widerstand des Lichtbogens bei konstanter Stromstärke darstellt, 
analytisch durch den Ausdruck 

W = a-f- bL 

darstellen, wobei W den scheinbaren Widerstand des Lichtbogens, L die 
Bogenlänge und a und b Konstanten bedeuten. Die Konstante a ent- 
spricht dem Abschnitt auf der Ordinatenachse für die Bogenlänge null; 
die Konstante b wächst mit wachsender Bogenlänge. 

Edlund*) stellte diese Formel im Jahre 1867 auf. Demnach 
besteht der scheinbare Widerstand des Lichtbogens aus 2 Teilen, von 
denen der eine von der Bogenlänge unabhängig ist, der andere mit der 
Bogenlänge wächst. 

Groß und Shepard^) fanden die Edlund'sche Formel bei ihfen 
Beobachtungen an Homogenkohlen gültig; auch für den zischenden 
Lichtbogen fanden sie diese Formel gültig, wobei a kleiner als beim 
ruhigen Lichtbogen war. 

E dl und erklärte die Konstanz der Konstante a durch die An- 
nahme einer gegenelektromotorischen Kraft im Lichtbogen, wie solche 
durch Polarisation in Zellen auftritt. Er berechnete diese konstante 
gegenelektromotorische Kraft, indem er beide Seiten der Formel für den 
scheinbaren Widerstand mit der Stromstärke multiplizierte. Es entspann 
sich in der Folge ein lebhafter Streit über das Wesen der von Edlund 
angenommenen elektromotorischen ' Gegenkraft. Eine Übersicht über 
diese Frage ist in § 53, 54 und 55 gegeben. 

Die Edlund'sche Formel entspricht den Verhältnissen nicht genau 
und ist insofern nicht allgemein genug, als sie nur für eine konstante 
Stromstärke gilt. Sowohl a als auch b nehmen mit wachsender Strom- 
stärke ab. Nebel 3) zeigte, daß a bei konstanter Stromstärke mit zu- 
nehmendem Durchmesser der Kohlen abnehme. Für jede andere Strom- 
stärke nehmen die Konstanten a und b andere Werte an. Man ver- 
suchte deshalb allgemeinere Formeln aufzustellen. Da der scheinbare 
Widerstand des Lichtbogens nicht direkt bestimmt werden kann, sondern 
aus einer Spannungs- und einer Strommessung berechnet wird, so wollen 
wir die vorgeschlagenen Formeln nach der Elektrodenspannung auf- 
gelöst betrachten. In diesen Formeln für die Elektrodenspannung stellt 
die Konstante a direkt die Größe der „gegenelektromotorischen Kraft" 
dar. Will man aus den Formeln für die Elektrodenspannung den 



') Edlund, Pogg. Ann. 131, p. 595, 1867. 

2) Groß and Shepard, Proc. Amer. Acad., p. 2, 1886. 

3) Nebel, Centr. f. El. 8, p. 619, 1887. 



38 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

scheinbaren Widerstand des Lichtbogens berechnen, so hat man die 
Formeln für die Elektrodenspannung nur durch die Stromstärke auf 
beiden Seiten zu dividieren. 



§ 19. Formeln für die Elektrodenspannang. 

Die zur Darstellung der Beziehungen zwischen Elektrodenspannung, 
Stromstärke im Lichtbogen und Bogenlänge aufgestellten Formeln sind 
folgende, wobei E die Elektrodenspannung in Volt, J die Stromstärke 
in Ampere und L die Bogenlänge in Millimetern bedeuten; a und b 
sind Konstanten. 



1. 


Edlund») E = aJ-4-b.J.L. 


2. 


Fröhlich^) E = a-f- bL. 


3. 


S. P. Thompsons) E - a + \^ . 


4. 


Duncan, Rowland, Todd E = a + a' H -^• 


5. 


Freedman E = a -f- a' + J . R. 


6. 


Frau Ayrton E — a + ^L + ^"^/^ 



In Formel 4 und 5 bedeutet a' eine kleine gegenelektromotorische 
Kraft, die durch thermoelektrische Wirkung hervorgerufen ist, a die 
große elektromotorische Gegenkraft der Polarisation. In Formel 5 stellt 
R den Ohm 'sehen Widerstand des Bogens dar, der von der Bogenlänge 
und von der Stromstärke abhängt. 

Von diesen Formeln ist diejenige, welche den Vorgängen im Licht- 
bogen am genauesten Rechnung trägt, die Formel von Frau Ayrton, 
welche weiter unten besprochen ist. Vorerst seien die aus Formel 1 
bis 3 berechneten Werte der Konstanten a imd b erwähnt, welche in 
der folgenden von S. P. Thompson*) aufgestellten und vom Verfasser 
vervollständigten Tabelle zusammengestellt sind. 



J) Edlund, Pogg. Ann. 131, p. 586, 1867. 

2) Fröhlich, E.T.Z, 4, p. 150, 1883. 

3) S. P. Thompson, The Electr. 29, p. 460, 1892. 
*) S. P. Thompson, El. Rev. 37, p. 540, 1895. 



Kohlenelektrodeu. Formeln für Elektrodenspannung. 



89 



Beob a chter 



Zeit der 




Beobachtung 




1867 


41 


1879 


23 


1880 


30 


.1882 


63 


1883 


39 


1885 


35 


1885 


38,6 


1886 


39 


1886 


37-39,7 


1887 


39,6 


1887 


37 


1887 


40,04 


1888 


40,1 


. 1892 


35-39 


1892 


40,6 


1895 


39 



Edland 

Latschinoff .... 

Joubert. ..... 

Ayrton und Perry. . 
Fröhlich ..... 

Peukert 

V. V. Lang. .... 

Nebel ...... 

Groß und Shepard * 
Arons . . . . . . 

V. V. Lang. . . . . 

Luggin ...... 

üppenborn .... 

S. P. Thompson . . 
Duncan und Rowland 
Frith^) 



2,1 

1,8 
1,9 



1,9 
1,6 

1,77 
2,24 

1,6 



Auffallend ist der Wert für a = 63 Volt bei Ayrton und Perry. 
Es ist anzunehmen, daß das Voltmeter, welches sie verwendeten, nicht 
richtig zeigte. Die anderen Werte für die Konstante a schwanken um 
den Wert 39 Volt. Diese Schwankungen sind nicht nur durch die ver- 
schiedenen Stromstärken hervorgerufen, welche die einzelnen Beobachter 
anwendeten, sondern auch durch die Verschiedenheit des Kohlenmaterials, 
der Kohlendurchmesser imd durch die Verschiedenheiten in der Messung 
der Bogenlänge; einige Beobachter zählten nämlich die Kratertiefe zur 
Bogenlänge' mit. Häufig war auch nicht abgewartet worden, bis die 
ElektiK)denspannung konstant geworden war. 

Einwandsfreier sind die Messungen von Frau Ayrton, auf Grund 
deren sie zur Aufstellung der Formel '(6) gelangte. Sie konstruierte 
aus Fig. 10 eine Kurvenschar Fig. 13, welche die Beziehungen zwischen 
Effektverbrauch im Gleichstromlichtbogen bei Homogenkohlen und Bogen- 
länge bei konstanter Stromstärke darstellt. Diese Beziehungen lassen 
sich durch gerade Linien darstellen. Bezeichnet A den Effektverbrauch 
bei der Bogenlänge L allgemein, Aq den Eflfektverb rauch bei der Bogen- 
länge null und derselben Stromstärke und A^ den Effektverbrauch bei 
der Bogenlänge 7 mm bei derselben Stromstärke, so folgt aus ähnlichen 
Dreiecken in Fig. 13 für dieselbe Stromstärke: 



^) Frith, Memoirs and Proceedings of the Manchester Lit. and Phil. Soc. 
9 IV, p.l39, 1895. 



40 



Elektrische Erscheinuogen im Lichtbogen. 



A-A« 



■Ao 



(1) 



Bei einer bestimmten Stromstärke erhalten Aq und A7 bestimmte 
Werte. Für jede Stromstärke erhalten sie einen anderen Wert. Für 

die Stromstärke von 6 Ampere z. B. 
«f'^r — ^ — r — ^ — ^ — ^ — ^ — I wird Ao = 245 Watt und A7 = 406 Watt. 

Es wird also für 6 Ampere 




A~-245 
L 

A-245 



406 - 245 



= 23. 



A = 245 + 23L. 



(2) 



Gleichung (2) stellt also die Be- 
ziehungen zwischen Effektverbrauch und 
Bogenlänge bei der konstanten Strom- 
stärke 6 Ampere dar. Für jede andere 
Stromstärke nehmen die Konstanten 
andere Werte an. Diese Gleichung (2) 
ist die Edlund-Fröhlichsche, nach 
Watt aufgelöst. Das Verdienst von 
Frau Ayrton ist es, diese Gleichung 
verallgemeinert zu haben, indem sie 
die Beziehungen zwischen den ein- 
zelnen Konstanten bei verschiedenen 
Stromstärken festgestellt hat. In Fig. 14 
sind die Beziehungen zwischen Effekt und Stromstärke bei, kon- 
stanter Bogenlänge für dasselbe Kohlenpaar, für das auch Fig. 13 gilt, 
nach Frau Ayrton dargestellt. Diese Linien sind Gerade. Die Linie 
für die konstante Bogenlänge 7 mm schneidet die Abscissenachse im 
Punkte — 1,6 Ampere. Für die Linie bei 7 mm Bogenlänge konstant 
ergibt sich aus ähnlichen Dreiecken in Fig. 14: 

A7 = Ordinate der Wattzahl allgemein Ordinate der Watt bei J = 14 Ampere 

J + 1,6 Ampere 14 + 1,6 Ampere 



Fig. 13. 



Ar 



833 



J + 1,6 15,6 
Ay = 53,397 J + 1,6 . 53,397 
A7 = 53,397 J + 85,435. . 



(3) 



Kohlenelektroden. Formeln für die Elektrodenspannung. 



41 



Gleichung (3) stellt also die Gleichung der Linie für 7 mm Bogen- 
länge konstant in Fig. 14 dar. Die Linie für mm Bogenlänge konstant 
in Fig. 14 schneidet die Abscissenachse im Punkte — 0,3 Ampere. Es 
ergibt sich für diese Linie aus ähnlichen Dreiecken die Beziehimg: 

Ao Ordinate der Watt bei 14 Ampere 



J-f-0,3 ~" 14 + 0,3 

Ao = 38,881J + 0,3 . 38,881 
Ao = 38,881J -4- 11,664. . . 



(4) 



fOOO 




2 ¥6 8 iO 12 IV 
Sfromsfarke in Amp. 

Fig. 14. 



Setzt man die Werte von A7 aus Gleichung (3) und Aq aus Glei- 
chung (4) in Gleichung (1) ein, so erhält man 



A — 38,881 J — 11,664 _ 53,397 J + 85,435 — 38,881 J - 11,664 
L ~ 7 

A = 38,881J + 11,664 + (2,074 J + 10,54) L 



(5) 



Da mm beim Gleichstromlichtbogen A = E . J ist, so ergibt sich, 
wenn beide Seiten der Gleichung (5) durch J dividiert werden. 



E = 38,881 + 2,074 L ■ 



11,66 + 10,54 L 



(6) 



Die Zahlenkonstanten in Gleichung (6) beziehen sich auf das von 
Frau Ayrton zu ihren Untersuchungen verwendete Homogenkohlenpaar, 
von denen die positive Kohle einen Durchmesser von 11 mm und die 
negative einen Durchmesser von 9 mm hatte. Allgemein läßt sich die 
Formel (6) schreiben: 



42 Elektrische Erscheinongen im Lichtbogen. 

Die Konstanten a, ß^ ^, 5 hängen nur von der Beschaffenheit der 
Kohlen ab, sowohl hinsichtlich ihres Materials, als auch hinsichtlich 
ihres Durchmessers. Sie sind für jede Kohlensorte besonders zu be- 
stimmen; hauptsächlich ist dies^ wie Bermbach^) bemerkt, bei dicken 
Elektroden notwendig^. 

Die Bedeutung der einzelnen Konstanten ist nach Frau Ayrton 
folgende: a ist derjenige Betrag der Spannung, unterhalb deren der 
Bogen nicht bestehen kann, a stimmt mit dem Wert a der Tabelle in 
diesem Paragraphen ziemlich gut überein. a setzt sich aus zwei Teilen 
zusammen, einem Spannungsabfall von Ys « ^^ der positiven Elektrode 
und einem Abfall von Y5 a an der negativen Elektrode, die beide unab- 
hängig von der Stromstärke und von der Bogenlänge sind. 

yö, welches von der Stromstärke unabhängig ist und mit der Bogen- 
länge wächst, ist der Spannungsabfall in der Gassäule des Lichtbogens 
selbst. 

Y und 8 haben ihren Sitz an den Kohlen, und zwar gehört 8 dem 
Krater an, bei welchem der Spannungsverlust mit wachsender Bogen- 
länge und mit verminderter Stromstärke größer wird, y stellt den 
Spannungsv^rlust an der negativen Spitze dar. Er ist von der Bogen- 
länge unabhängig, wird aber größer, wenn die Stromstärke im Bogen 
kleiner wird. 

Frau Ayrton bewies die Übereinstimmung ihrer Formel mit den 
Beobachtungsresultaten von Edlund, Fröhlich, Peukert, Gross und 
Shepard. 

Frau Ayrton machte darauf aufmerksam, daß ihre Formel sich 
auch in der Form 

J [E — (« -4- ^ L)] = y -h (f L 

darstellen lasse und als Asymptotengleichung einer rechtwinkligen 
Hyperbelschar betrachtet werden kann, deren eine Asymptotenachse 
die Ordinate der Spannung, und deren andere Asymptote eine Parallele 
zur Abscissenachse (Stromstärke) ist, welche für jede andere H}'perbel 
um einen Betrag, der von der Bogenlänge abhängt, von der anderen 
verschoben ist. 

B. Metallelektroden. 

§ 20. Elektrodenspannimg. 

Davy hatte in einer größeren Beobachtimgsreihe dasjenige Material 
festzustellen versucht, welches unter denselben elektrischen Verhältnissen 
den hellsten Lichtbogen gebe. Er hatte gefunden, daß die Kohle weit 



1) Bermbach, E.T.2. 22, p. 441, 1901. 



, Metallelektroden. Elektrodenspannung. 



43 



hellere Lichtbogen als die verschiedenen Metalle gebe. Grove (1840) 
ordnete die Metalle in folgender Reihe an, bei welcher jedes folgende 
Metall einen kürzeren und lichtschwächeren Bogen geben sollte, als das 
vorhergehende. 

K Na Zn Hg Fe Sn Pb Bi Cu Ag Au Pt. 

Es lassen sich Zweifel an dieser Reihenfolge aufstellen. Besonders 
auffallend ist es, daß Grove mit Wismut bei den von ihm verwendeten 
verhältnismäßig hohen Stromstärken einen Lichtbogen erhielt. Bei den 
Versuchen von Guye imd Mona seh schmolzen Wismutelektroden sofort 
ab, wenn sie von einem Strom von 0,06 Ampere durchflössen wurden; 
bei Arons*) schmolzen Zinnelektroden. 

Der Bogen zwischen Metallelektroden ist im allgemeinen unruhig. 
Die Metallelektroden werden infolge, der Wärme des Lichtbogens an 
den Spitzen leicht weich; häufig schmelzen beim Experimentieren mit 
Metallelektroden die Spitzen ab. Auch ist die Oxydbildung beim 
Metalllichtbogen in Luft der Ruhe des Bogens hinderlich. Manche 
Metalle, besonders Aluminium, bilden sehr schlecht leitende Oxyde und 
der Bogen klettert dann über die oxydierten Spitzen der Elektroden 
hinweg auf die noch blanken Metallteile. 

Als Edlund^) Yqo Sekunde nach dem Verlöschen eines Silber- 
bogens ein Galvanometer von hohem Widerstände an die Silberelek- 
troden legte, erhielt er keine Ablenkung der Galvanometernadel, während 
er bei Kohlenelektroden in demselben Falle eine beträchtliche Ablenkung 
feststellte. Lecher^) konnte keine Verschiedenheit von Anodenhindemis 
und Kathodenhindernis bei Platin-, Eisen-, Silber- und Kupferelektroden 
feststellen. Er fand, daß die Potentialdifferenz zwischen einer Elektrode 
und einem Punkte der Gassäule des Bogens ungefähr die Hälfte der 
Potentialdifferenz an den beiden Elektroden betrug. Als Grund dieser 
Erscheinung führt er die Möglichkeit an, daß die Temperatur der beiden 
Elektrodenspitzen sich weniger von einander unterscheide, als bei Kohlen- 
elektroden. Ghild*) erhielt folgende Werte: 



MetaU 


Anoden- 
hindemis 


Kathoden- 
hindemis 


Zink 

Eisen 

Kupfer . . . . 


12 Volt 

13 - 
11 - 


14 Volt 
lö -, 
14 - 



1) Arons, Drud. Ann. 1, p. 702, 1900. 

2) Edlund, Pogg. Ann. 134, p. 250, 1868. 

3) Lech er, Wien. 95, Ua, p. 992, 1887. 

*) Child, Phys. Rev. 10, p. 151, 1900; 12, p. 149, 1901. 



44 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



Lecher stellte beim Gleichstromlichtbogen zwischen Eisen- und 
Platinelektroden, Arons^) beim Quecksilberlichtbogen eine Diskonti- 
nuität in der Entladung fest. 

V. V. Lang^) bestimmte die Spannung an verschiedenen Metall- 
elektroden und drückte sie durch die Fröhlich sehe Formel aus. Die 
Konstante a dieser Formel, welche v. Lang gegenelektromotorische 
Kraft des Lichtbogens nannte, stellt diejenige Spannung dar, unterhalb 
deren sich kein Lichtbogen bilden kann. V. Längs Messungen an den 
verschiedenen Metallbögen sind in folgender Tabelle zusammengestellt: 



MetaU 


Konstante a 


Platin 


27,41 ± 1,16 Volt 


Nickel 


26,18 ±2,95 - 


Eisen 


25,03^2,16 - 


Kupfer .... 


23,86 ± 1,33 - 


Zink 


19,86 ±2,27 - 


Silber 


15,23 ±0,45 - 


Kadmium .... 


10,28 ± 3,38 - 



Aus dieser Tabelle läßt sich ersehen, daß die Konstante a für 
jedes Metall einen anderen Wert hat. v. Lang bemerkte, daß a für 
die schwerer schmelzbaren Metalle größer ist als für die leichter 
schmelzbaren. Für die am schwersten schmelzbare Kohle liegt a am 
höchsten, nämlich bei 40 Volt. Eine Ausnahme macht das Silber, 
welches, seinem Schmelzpunkt zufolge, einen höheren Wert für a zeigen 
müßte, als sich bei v. Längs Untersuchungen ergeben hat. Im Jahre 1897 
fand V. Lang 3) eine neue Ausnahme in der Proportionalität von Schmelz- 
punkt und der Konstante a im Aluminium, für welches er a = 39 Yolt fand. 

Arons*) erhielt eine andere Aufeinanderfolge der Größe von a, 
wenn der Bogen in einer Stickstoffatmosphäre brannte, als wenn er in 
Luft brannte. In der folgenden Tabelle sind die Ar ons 'sehen Werte 
für a in Stickstoff zusammengestellt. 



1) Arons, Wied. Ann. 58, p. 73, 1896. 
3) V. v. Lang, Wied. Ann. 31, p. 384, 1887. 
8) V. V. Lang, Wied. Ann. 62, p. 569, 1897. 
*) Arons, Drud. Ann. 1, p. 700, 1900. 



Metallelektroden. Elektrodenspannung. 



45 



MetaU 


Konstante a 


Kupfer . . 
Platin . . . 
Aluminium 
Magnesium 
Zink . . 
Kadmium . 
Eisen . . 
Blei . . 








29-32 
29-31 
26-29 
21-23 
21-22 
21-22 
19-22 
18. 



Im allgemeinen ist also für dasselbe Metall a in Stickstoff kleiner 
als in Luft. Nur Kupfer zeigte in Stickstoff eine höhere Spannung als 
in Luft. Auffallend ist, daß Arons in Stickstoff bei Atmosphärendruck 
und einer Spannung der Stromquelle von 105 Volt keinen Lichtbogen 
zwischen Silberelektroden erhalten konnte. 

Nach Feußner besteht eine Proportionalität zwischen der Kon- 
stante a und dem Siedepunkt der Metalle. Doch kennt man die Siede- 
punkte von Au, Pt, Ag, Cu, Fe, Ni nicht, um die Feußner sehe Ansicht 
experimentell prüfen zu können. 

Guye und Monasch*) fanden, daß bei konstanter Bogenlänge die 
Elektrodenspannung, wenn die Stromstärke konstant gehalten wurde, 
umso höher war, je größer das Atomgewicht des betreffenden Stoffes 
war. In der folgenden Tabelle ist eine ihrer Beobachtungsreihen dar- 
gestellt, welche für die konstante Bogenlänge von 5 mm und die kon- 
stante Stromstärke von 0,04 Ampere (Wechselstrom von 47 Perioden 
pro Sekunde) gilt. 



Körper 


C 


Mg 


Fe 


Ni 


Cu 


Ag 


Cd 


Pt 


Au 


Atomgewicht 
Spannung . . 


12 
640 


24 

700 


55,9 
850 


58,6 
850 


63,2 

870 


107,7 
900 


115,5 
725 


194,3 
1000 


196,7 
1040 



Die einzige Ausnahme zeigte das Kadmium. Das Verhalten des 
Kadmiums mag daher bedingt sein, daß das zu den Versuchen verwendete 
Kadmium nicht rein war und daß Kadmium sehr leicht oxydierbar und 
leicht flüchtig ist. 

Es mag bei der von Guye und Mona seh beobachteten Be- 
ziehung zwischen Elektrodenspannung und Atomgewicht darauf hin- 
gewiesen werden, daß Schuster und Hemsalech, welche gezeigt haben, 



»)GuyeetMonasch, Archives (4), 15, 15.111. 1903. 



46 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

daß die Spektrallinien des Elektrodenmaterials sich über die ganze 
Länge eines Funkens verteilt finden, gefunden haben, daß die Materie 
der Elektroden sich mit verschiedener Geschwindigkeit im Funken be- 
wegt, und zwar ist die Geschwindigkeit derjenigen Metallpartikeln 
größer, deren Atomgewichte kleiner sind. 

Auch Schulze*), welcher den Gleichstrombogen zwischen ver- 
schiedenen Metallen untersuchte, fand, daß diejenige Gruppe des perio- 
dischen Systems, welche höheres Atomgewicht und höheren Schmelz- 
punkt hat, auch einen größeren Spannungsabfall im Bogen und besonders 
ein höheres Anodenhindernis aufweist. Innerhalb einer chemischen 
Gruppe nimmt nach Schulze der Spannungsverlust in der Gassäule des 
Bogens selbst mit zunehmendem Atomgewicht bei den Erdalkalien ab. 
Im übrigen bestehe eine gewisse Ähnlichkeit im Verhalten des Spannungs- 
verlustes in der Gassäule mit dem Gange der Leitfähigkeit der Metalle 
im festen Zustande. 

§ 21. Qnecksilberbogen und Qaecksilberlampen. 

Die eingehendsten Untersuchungen über den Lichtbogen zwischen 
Quecksilberelektroden wurden von Arons^) gemacht. 

Der Quecksilberlichtbogen unterscheidet sich vor allem dadurch 
von den anderen Metalllichtbögen, daß er intensiv leuchtet und nicht so 
leicht verlöscht, wie die meisten übrigen Metalllichtbögen. Arons er- 
hielt mit Quecksilberelektroden bei Niederspannung unerwartet lange 
Bögen. So gelang es ihm, einen Quecksilberlichtbogen von 60 cm Länge 
bei einer Stromstärke von 13,4 Ampere und einer Elektrodenspannung 
von 61,6 Volt zu erzeugen. Da die Quecksilberelektroden flüssig sind, 
müssen sie sich in einem Gefäße befinden. Arons benutzte zu seinen 
Versuchen eine n -förmige Glasröhre von 2 cm Durchmesser. Die Schenkel 
waren unten geschlossen und mit eingeschmolzenen Platindrähten ver- 
sehen. An der Biegung der Röhre befand sich eine Verbindung zu 
einer Luftpumpe. Der Lichtbogen wurde erzeugt, indem die Röhre 
geneigt oder geschüttelt wurde, sodaß für einen Augenblick metallischer 
Kontakt stattfand. Arons untersuchte den Quecksilberlichtbogen in 
einer Atmosphäre, deren Druck nur Bruchteile eines Millimeters betrug. 
Die Beziehung zwischen Spannung und Stromstärke bei konstanter 
Bogenlänge ist in folgender Tabelle dargestellt: 

Ampere 11 9 7 5,5 3 2 1,4 0,8 0,5 
Volt 17,5 17 16,5 16 15,3 14 20 28 40 



1) Günther Schulze, Dissertation Hannover 27. XI. 02, p. 25, 31. 

2) Arons, Wied. Ann. 47, p. 767, 1892; desgl. 58, p. 73, 1896. 



Quecksilberbogen und Quecksilberlampen. 47 

Bei allen Stromstärken bis herab zu 1,4 Ampere wird der ganze 
Querschnitt der Röhre von einem außerordentlich intensiven grauweißen 
Lichte erfüllt. Bei den geringen Stromstärken treten bisweilen unregel- 
mäßige Schichtungen auf. Die Entladung ist diskontinuierlich. Das 
Spannungsgefälle zwischen den Elektroden ist bei ruhigem Bogen von 
der Stromstärke nahezu imabhängig; je länger der Bogen wird, umso 
weniger darf man ' sich der imteren Grenze der Stromstärke nähern, 
ohne ein plötzliches Verlöschen des Bogens befürchten zu müssen. 

Arons konstruierte auf Grund seiner Beobachtungen über den 
Quecksilberlichtbogen die erste brauchbare Quecksilberbögenlampe. Nach 
Fabry und P.erot*) eignet sich die Aronssche Quecksilberlampe gut 
zu gewissen optischen Versuchen, bei welchen man eine monochroma- 
tische Lichtquelle von starker Leuchtkraft braucht. Da bei der Arons- 
schen Lampe der Lichtbogen im Vakuum erzeugt wird, brennt er ge- 
räuschlos. 

Der erste Versuch, eine Quecksilberbogenlampe herzustellen, wurde 
von Way 1860 gemacht. Way ließ den Quecksilberlichtbogen in Luft 
brennen; er büßte bei seinen Versuchen mit den giftigen Quecksilber- 
dämpfen sein Leben ein. 

Die Quecksilberbogenlampe wurde 1901 von Cooper Hewitt ver- 
vollkomnmet. Hewitt hatte untersucht, wie der Widerstand der Gas- 
säule des Quecksilberlichtbogens von den Dimensionen der Röhre ab- 
hänge, und benutzte seine Erfahrungen bei der Konstruktion seiner 
Lampe. Die Hewittsche Lampe besteht aus einer geschlossenen Gas- 
röhre, an deren beiden Enden sich die Elektroden befinden. Die posi- 
tive Elektrode hat Hewitt, worauf schon Arons hingewiesen hat, 
durch eine Eisenelektrode ersetzt. Hierdurch ergibt sich ein konstruk- 
tiver Vorteil. Die Länge der Gasstrecke der Lampe wird durch die 
beabsichtigte Lichtstärke bedingt. Wie von Recklinghausen^) be- 
merkt, hatten die längsten bisher hergestellten Lampen eine Gasstrecke 
von ungefähr 3 m Länge bei ungefähr 5 cm Durchmesser. Die kleinsten 
(100 voltigen) Lampen waren 20 cm lang und hatten einen Durchmesser 
von 2,5 cm. Ein weiterer wesentlicher Teil der Hewittschen Lampe 
ist die Kühlkammer, welche den Zweck hat, die Gasspannung im Innern 
der Lampe zu regulieren. Der Gasdruck im Innern der Lampe ist 
gleich der Quecksilberdampfspannung bei der betreffenden Temperatur. 

Bei der brennenden Lampe ist die Spannung der Länge der Gas- 
strecke direkt und dem Durchmesser der Röhre umgekehrt proportional, 
wenn die Lampe unter den günstigsten Verhältnissen brennt. Um die 



') Fabry et Perot, C. R. 128, p. 1156, 1899. 
2) v. Recklinghausen, E.T.Z. 23, p. 492, 1902. 



48 Elektrische Erscbeinaiigen im Lichtbogen. 

Lampen nicht durch Schütteln in Gang setzen zu müssen, hat Hewitt 
einen Zünder konstruiert, der einen „hohen Potentialstoß "^ bewirkt. Die 
Lebensdauer der Hewitt sehen Lampe soll der einer guten Glühlampe 
gleichkommen. Die Lichtausbeute soll ungefähr 3 Kerzen pro 1 Watt 
aufgewendete Energie betragen. Dem Lichte der Quecksilberbogenlampe 
fehlen fast jegliche roten Strahlen; es ist chemisch sehr wirksam. 
V. Recklinghausen bemerkt, daß das Licht der Quecksilberbogen- 
lampe für die Augen sehr angenehm sei und die Augen weniger ermüde, 
als das Licht einer anderen künstlichen Lichtquelle. 

§22. MetaUoxyde. (Elektrolytbogenlicht) 

Rasch*) erzeugte den Lichtbogen zwischen Elektroden aus 
Magnesia, Kalk, Thoroxyd, Zirkonoxyd und ist der Ansicht, daß der 
Lichtbogen zwischen solchen Elektroden eine überaus große Lichtaus- 
beute besitzt. Die von Rasch verwendeten Elektroden gehören zu den 
Leitern zweiter Klasse, welche bekanntlich in kaltem Zustande den 
elektrischen Strom nicht leiten. Mit zunehmender Temperatur sinkt ihr 
Widerstand. Der Lichtbogen kann sich zwischen solchen Elektroden 
erst bilden, wenn die Elektroden genügend vorgewärmt sind, sodaß sie 
den Strom leiten können. Rasch schlägt vor, diese Elektroden in 
Bogenlampen zu verwenden und sie durch einen gewöhnlichen Hilfs- 
lichtbogen zwischen Kohlenelektroden vorzuwärmen. Die Temperatur 
an den Elektrodenspitzen im Lichtbogen ist sehr groß, entsprechend der 
hohen Schmelz- und Verdampfungstemperatur der zur Verwendung kom- 
menden Metalloxyde, Metallsilicide und Metallboride. 

Das Spektrum des Elektrolytbogenlichtes enthält wenig ultrarote, 
dagegen überwiegend lichtwirksame gelbgrüne Strahlen. Der Lichtbogen 
zwischen Magnesia- oder Zirkonelektroden soll dem Sonnenlicht im Tone 
gleichkommen. Man kann durch die Wahl der Elektroden die Färbung 
des Lichtes beeinflussen. So erscheint ein Lichtbogen, in dessen Elek- 
troden sich Nickeloxyd und Chromoxyd befindet, im Vergleich zum 
Kohlelichtbogen ausgesprochen gelblich. Rasch unterscheidet Elektrolyt- 
elektroden mit sehr hohem Kaltwiderstande und hoher Anlaßtemperatur 
— harte Elektroden — und solche mit mäßigem Leitungsvermögen in 
kaltem Zustande und verhältnismäßig niedriger Anlaßtemperatur — 
weiche Elektroden. Zwischen den weichen Elektroden ist der Licht- 
bogen äußerst unstätig, wie zwischen Metallelektroden. Bei konstanter 
Stromstärke konnte Rasch bei weichen Elektroden ein Wachsen der 
Elektrodenspannung mit wachsender Bogenlänge nicht feststellen, wohl 



») E. Rasch, E.T.Z. 22, p. 155, 1901. 



Metalle, die keinen Bogen bilden. 



49 



weil wegen der Verflüssigung der Elektrodenspitzen überhaupt keine 
sorgfältigen elektrischen Messungen möglich waren, da bei verflüssigten 
Elektrodenspitzen keine Konstanz in der Spannung eintrat. Für harte 
Elektroden stellte Rasch die Beziehungen zwischen Stromstärke, Elek- 
trodenspannimg und Bogenlänge nach der Thompson sehen Formel dar 

wobei sich a zu 31,35 Volt ergab. 

Zum genauen Vergleich der Lichtausbeute der Elektrolytbogen- 
lampen mit Kohlenbogenlampen sind Bestimmungen der mittleren sphäri- 
schen Lichtstärke unter gleichen Bedingungen anzustellen. Die photo- 
metrischen Messungen sind wegen der Färbung des Elektrolytbogenlichtes 
schwierig. 

Nernst^) fand bei seinen Versuchen mit weichen Elektroden einen 
großen Abbrand, und was besonders bemerkenswert ist, daß der Ab- 
brand bei Elektrolytelektroden am negativen Pole größer ist, als 
am positiven Pole, während es bei Kohlenelektroden umgekehrt ist. 
Bei den von Rasch verwendeten harten Elektroden ist der Abbrand 
nicht so groß. 

§ 23. Metalle, die keinen Bogen bilden. 

Wurts^) untersuchte das Verhalten der verschiedenen Metalle bei 
der Bildung eines Lichtbogens und fand, daß sich zwischen Zink, Wis- 



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Fig. 15. 



mut und Antimon kein dauernder Lichtbogen herstellen läßt (non-arcing 
metals). Er ist der Ansicht, daß ein nichtleitender Metalloxyddampf 
das Fortbrennen des Bogens bei diesen Metallen verhindere. Er ver- 



1) Nernst, E.T.Z. 22, p. 256, 1901. 
3) Wurts, Am. Inst. El. Eng. 9, p. 102, 1893. 
Monasch. 



50 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

wendete diese Beobachtung zur Konstruktion eines Blitzableiters für 
Wecliselstromanlagen bis 3000 Volt. Fig. 15 stellt eine Skizze des 
Wurts sehen Blitzableiters dar. Zwei Messingcylinder A mit hohem 
Zinkgehalt sind mit der Linie verbunden. Zwischen denselben ist eine 
Reihe solcher Cylinder angeordnet, welche sich fast berühren. Der 
mittelste dieser Cylinder B ist mit der Erde verbunden. Die Cylinder 
zwischen A und B sind in einem isolierenden Rahmen befestigt. Wenn 
nun ein Blitzschlag die Linie trifft, so bildet sich ein Funken zwischen 
den Messingcylindem und die Entladung wird zur Erde abgeleitet; ein 
Bogen bleibt nicht bestehen. 



ۥ !Einflafs des Drucks und der Temperatur. 

§ 24. Änderung der Elektrodenspannnng durch Druck. 

Dewar^) bildete einen Lichtbogen in Luft zwischen zwei Kohlen- 
röhren, von denen jede mit einem Manometer verbunden war. Beim 
ruhigen Lichtbogen stieg der Druck am Manometer der positiven 
Kohlenröhre um 1 — 2 mm (Wassersäule), während er an dem Mano- 
meter, das mit der negativen Kohlenröhre verbunden war, fiel. Dieselbe 
Erscheinung trat in einer Atmosphäre von Stickstoff oder Kohlendioxyd 
auf. Beim zischenden Lichtbogen fiel der Druck am Manometer der 
positiven Kohlenröhre, während er an dem der negativen stieg. 

Dune an, Rowland und Todd^) untersuchten des Einfluß des 
Drucks auf die Elektrodenspannung in Luft sowie in Kohlendioxyd. 
Beide Kohlen wurden durch Stopfbüchsen in einen Eisencylinder ein- 
geführt, an welchem zur Beobachtung des Lichtbogens zwei Glasfenster, 
sowie zur Kühlimg ein äußerer Mantel angebracht waren. In Fig. 16 
sind nach Duncan, Rowland und Todd die Beziehungen zwischen 
Bogenlänge und Elektrodenspannung bei verschiedenen konstanten 
Drucken in Luft dargestellt. Der Bogen brannte zwischen Kohlenelek- 
troden. Man ersieht aus der Fig. 16, daß die Konstante a der Fröhlich- 
schen Formel mit wachsendem Druck größer wird. Wenn die Tempe- 
ratur am Krater die Verdampfungstemperatur der Kohle ist, so muß 
eine Druckerhöhung eine Erhöhung der Yerdampfungstemperatur be- 
dingen. Wilson und Fitzgerald versuchten festzustellen, ob eine 
Druckerhöhung der Atmosphäre, in welcher der Bogen brennt, auch die 
Temperatur des Kraters erhöht. Da die experimentellen Schwierigkeiten 
bei dieser Untersuchung zu groß waren und sich zuviel sekundäre Er- 



^) De war, Proc. Roy. Soc. 32, p. 262, 1882. . 

2) Duncan, Rowland, Todd, E.T.Z. 14, p. 603, 1893. 



Änderung der Elektrodenspannung durch Druck. 



51 



scheinungen im Bogen abspielten, konnten sie diese Frage nicht ent- 
scheiden. 

Die Linie für Vakuum in Fig. 16 schneidet die Linie für 1 Atmo-^ 
Sphäre. Denmach würde im Vakuum der Energieverbrauch mit der 
Bogenlänge in viel schnellerem Verhältnisse wachsen, als bei höheren 
Drucken. Man muß jedoch die Linie für Vakuum mit einigem Miß- 



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Bogenfon^e m mm 

Fig. 16. 



trauen betrachten, da Duncan, Rowland und Todd nicht angeben, 
welchen Grad von Vakuum sie erreicht haben und es gerade auf ihn 
ankonmit, da in der Nähe des Vakuums noch andere Entladeerschei- 
nungen neben dem Lichtbogen auftreten und je nach dem Grade des 
Vakuums wechseln, sodaß die Messungen bei Vakuum nicht mehr gut 
mit denjenigen bei höheren Drucken vergleichbar sind, bei welchen nur 
Bogenentladung stattfindet. 

In Fig. 17 sind die Beobachtungen von Duncan, Rowland imd 
Todd zur Konstruktion von Kurven benutzt worden, welche die Bct 
Ziehungen zwischen Druck und Elektrodenspannung bei konstanter 
Stromstärke und konstanter Bogenlänge * darstellen. Man ersieht aus 
Fig. 17, daß die Elektrodenspannung oberhalb 1 Atmosphäre mit 
wachsendem Druck stetig zunimmt. Die Werte, welche Duncan, 

4* 



52 



Elektrische ErscheinungeD im Lichtbogen. 



Rowland und Todd für die Spannungen bei konstanter Stromstärke 
für die betreffenden Bogenlängen bei „Vakuum" fanden, liegen höher 
als die Werte für 1 Atmosphäre, mit Ausnahme der Kurve für 1,6 mm 
Bogenlänge, bei welcher der stetige Abfall der Spannung in der Nähe 
des Vakuums durch Zischen hervorgerufen sein kann. Man begegnet 
häufig der Ansicht, daß für den Kohlelichtbogen die Elektrodenspannung 
bei 1 Atmosphäre Druck ein Minimum sei. Ein Minimum erreicht die 
Elektrodenspannung allerdings, doch nicht bei 1 Atmosphäre, sondern 



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^.Smm 



3,2mm 



•iSmm 



2 3 ¥ 5 6 7 8 9 10 
Druck in Atmosphären 

Fig. 17. 



ganz in der Nähe des Vakuums. Die höheren Spannungs werte für 
Vakuum bei Duncan, Rowland und Todd erklären sich dadurch, 
daß es bei Gasen großer Verdünnung einen „kritischen" Druck gibt. 
Die Elektrodenspannung fällt mit vermindertem Druck. Beim „kritischen" 
Druck ändert sich das Verhalten der Spannung. Wird nämlich der 
Druck über den „kritischen" Druck hinaus vermindert, so steigt die 
Elektrodenspannung mit weiter vermindertem Druck. Dieser „kritische" 
Druck liegt ganz nahe am Vakuum. Duncan, Rowland und Todd 
haben keine Zwischenwerte über den Verlauf der Druck- und Spannungs- 
werte zwischen 1 Atmosphäre und Vakuum aufgenommen. Daher ist 
die Verbindungslinie von 1 Atmosphäre und Vakuum in Fig. 17 ge- 
strichelt. 

Arons^) hat in einer Stickstoffatmosphäre das Fallen der Spannung 



1) Arons, Drud. Ann. 1, p. 700, 1900. 



Änderung der Elektrodenspannung durch Druck. 



53 



mit fallendem Druck unterhalb 1 Atmosphäre bei verschiedenartigen 
Elektroden gemessen. Er erhielt z. B. 

Für Kadmiumelektroden. 

Konstante Bogenlänge 1,5 mm, konstante Stromstärke 1,6 Ampere. 

Druck in mm Hg . 10 60 100 220 380 600 750 



Volt 



12 16 17 21 22 23 



23 



Für Magnesiumelektroden. 

Konstante Bogenlänge 1,4 mm, konstante Stromstärke 4,5 Ampere. 

Druck in mm Hg .. 90 220 360 490 660 

Volt 17 17 20 20 22 



8,7 mm const 
7mmconsf. 




^0 iOO ZOO 300 WO SOO 600 700 
Druck in mm fueckstföersdu/e 

Fig. 18. 



Man sieht also, daß die Elektrodenspannung ständig fiel, wenn 
der Druck bis 10 mm Quecksilbersäule vermindert wurde. 

Guye und Monasch untersuchten die Verringerung der Elek- 
trodenspannimg mit fallendem Druck unterhalb 1 Atmosphäre im hoch- 
gespannten Wechsel Stromlichtbogen zwischen Kupferelektroden bei 
verschiedenen konstanten Bogenlängen und einer konstanten Stromstärke 
von 0,058 Ampere. Ihre Beobachtungen sind in Fig. 18 dargestellt. 
Man sieht, daß die Elektrodenspannung mit fallendem Drucke fällt. Der 
kritische Punkt konnte nicht erreicht werden, da bei weiterer Luft- 



54 Elektrische Erscheinangen im Lichtbogen. 

Verdünnung der hochgespannte Wechselstromlichtbogen vollständig sein 
Aussehen ändert und an seine Stelle Entladungserscheinungen treten, 
wie sie in verdünnten Gasen auftreten. Der Bogen selbst verschwindet, 
und die Elektroden bedecken sich mit einer violetten Leuchterscheinung, 
die einen um so größeren Teil der Elektroden bedeckt, je mehr der 
Brück vermindert ist. Der Kaum zwischen den Elektroden, in welchem 
bei höheren Drucken der Lichtbogen brannte, wird von zwei von den 
Elektrodenspitzen ausgehenden violett bis karminroten Glüherscheinungen 
erfüllt, welche durch einen dunkeln Raum in der Mitte der Luftstrecke 
von einander getrennt sind. 

Schwankt der Druck im Lichtbogen periodisch, so ruft jede Druck- 
änderung bei konstanter Stromstärke eine periodische Schwankung der 
ßogenspannung und bei konstanter Spannung eine periodische Schwankung 
der Stromstärke hervor. Daher gibt ein Telephon im Lichtbogenkreis die 
in die Gassäule des Lichtbogens gesprochenen Töne wieder (siehe § 41). 

§ 25. Ändernng der Elektrodenspannang durch Temperatur. 

De la Rive^) erhitzte verschiedenartige Elektroden durch eine 
Weingeistflamme und fand, daß hierdurch ihre „Zerteilung" erleichtert 
und der Lichtbogen länger erhalten werden kann. Tommasi^) bildete 
den Lichtbogen zwischen zwei horizontal gestellten U- förmigen Kupfer- 
röhren. Er beobachtete den Lichtbogen zwischen diesen Röhren, wenn 
sie infolge eines sie durchfließenden Wasserstromes abgekühlt wurden 
und wenn der Lichtbogen ohne künstliche Kühlung der Kupferröhren 
brannte. Wurden die Elektroden abgekühlt, so war die Leuchtkraft 
des Bogens bedeutend gesunken, der Bogen war sehr unruhig imd in 
seiner äußeren Erscheinung glich er vielmehr einem leuchtenden Punkte 
als einem Lichtbogen. Der leiseste Lufthauch konnte den Bogen aus- 
blasen. Trotz der Abkühlung der Kupferröhren zeigte der Bogen eine 
grünliche Färbung, woraus zu schließen ist, daß ein Teil des Kupfers 
verdampfte. 

Die ersten Messungen über den Einfluß einer künstlichen Tempe- 
raturveränderung der Elektroden auf die Elektrodenspannung wurden 
von Groß und S hepar d^) ausgeführt. Sie hatten gefunden, daß die 
Konstante a der Fröhlichschen Formel = 39 Volt sei. Wurde die 
Temperatur der positiven Kohle durch Einschließen in einen feuerfesten 
Tonmantel und durch Anbringen eines die Luftströmungen abhaltenden 



1) A. de la Rive, Arch. 1, p. 262, 1841. 

2) Tommasi, C. R. 93, p. 716, 1881. 

3) Groß and Shepard, Proc. Amer. Acad. 22 (1), p. 227, 1886. 



Änderung der Elektrodenspannung durch Temperatur. 55 

Schirmes an der Kathode gesteigert, so wuchs die Konstante a und 
somit die Spannung, zwischen den Elektroden auf 46,9 Volt. Wurde 
umgekehrt die obere positive Kohle durch einen von Wasser durch- 
flossenen Hohlcylinder aus Messing abgekühlt, so sank die Konstante a 
auf 5,6 Volt. 

Lecheri) schlägt folgende Methoden zur künstlichen Erzeugung 
von Temperaturunterschieden an den Elektroden vor: 

1. Die Elektroden stehen sich horizontal gegenüber; die eine wird 
mittels Gasgebläse erwärmt. 

2. Die Elektroden stehen sich horizontal gegenüber; beide sind 
bis knapp an ihre Spitze sehr dick mit dünnem Kupferdraht umwickelt, 
um durch die Wärmeleitfähigkeit desselben eine Abkühlung der Elek- 
troden zu erzielen. 

3. Die Elektroden stehen senkrecht übereinander und die untere 
taucht bis auf ihre Spitze in ein großes Quecksilberbad, wodurch sie 
beträchtlich gekühlt wird. Das Quecksilber wird mit einer dünnen 
Wasserschicht bedeckt, um die schädliche Wirkung aufsteigender Queck- 
silberdämpfe zu vermeiden. 

Bei den Versuchen Lechers betrug die Stromstärke konstant 
5 Ampere. Er beobachtete folgendes. 

Kohlenelektroden. Durchmesser 5,5 mm. 
Stehen die Kohlen einander in einer Entfernung von 2 mm hori- 
zontal gegenüber, so ist die Elektrodenspannung ungefähr 42 Volt; beim 
Erwärmen der negativen kälteren Elektrode steigt die Elektroden- 
spannimg auf 52 Volt, beim Erwärmen der positiven Elektrode hin- 
gegen auf 48 Volt. Stellt man die Kohlen senkrecht übereinander, so 
ist, da jetzt die untere Kohle die obere stets erwärmt, die Elektroden- 
spannung von vornherein eine größere und zwar, wenn die positive 
Kohle oben ist, etwa 47 Volt, wenn sie unten ist, 46 Volt. Am auf- 
fallendsten zeigt sich die Wirkimg der Abkühlung, wenn man beide 
Elektroden dick mit Kupferdraht umwickelt, sodaß nur die brennenden 
Spitzen hervorsehen; die Spannung sinkt dann bis auf 35 Volt herunter. 
Dickere Kohlenstäbe, welche sich weniger stark erwärmen, als dünne, 
zeigen eine geringere Elektrodenspannung. 

Platinelektroden. Durchmesser 5 mm. 

Horizontale Platinelektroden zeigen bei der Distanz von 2 mm 
ungefähr 35 Volt Spannimg; sind sie beide sorgfältig mit Kupferdraht 
umwickelt, welcher zwar in der Nähe der Spitzen mit den Elektroden 



*) Lecher, Wien. 95 H, p.992, 1887, 



56 Elektrische ErscheinuDgen im Lichtbogen. 

zusammenschmilzt, dieselben aber doch einige Millimeter frei vorstehen 
läßt, so sinkt die Elektrodenspannung auf 26 Volt. 

Kupferelektroden. Durchmesser 4,4 mm. 

Die Temperatur ist hier schon eine so tiefe, daß nur der Einfluß 
der Erwärmung imtersucht wurde. Die Elektrodenspannung bei 2 mm 
Distanz ist etwa 26 Volt und steigt beim Erwärmeit der einen Elektrode 
auf etwa 28 Volt imd zwar wahrscheinlich etwas mehr beim Erwärmen 
der negativen als beim Erwärmen der positiven Elektrode. 

Silberelektroden. Durchmesser 4,9 mm. 

Bei 2 mm Elektrodendistanz ist die Spannimg zweier horizontaler 
Silberstäbe ungefähr 20 Volt imd steigt beim Erhitzen des positiven 
Pols auf 23 Volt, beim Erhitzen des negativen Pols auf 28 Volt. 

Im Gegensatz hierzu stehen die TJntersuchimgen von Arons^), 
aus welchen sich ergab, daß der Spannungsverlust auf der Bogenstrecke 
bei wachsender Temperatur der Umgebung abnimmt. Herzfeld^) be- 
zweifelt, daß bei den Versuchen von Lech er die Umwicklung der 
Elektroden mit Kupferdraht eine bedeutende Abkühlung der Elektroden 
hervorgebracht hat. Herzfeld entnahm einem Gefäß mit flüssiger 
Kohlensäure, die unter einem Drucke von 38 Atmosphären stand, einen 
Strahl gasförmiger Kohlensäure imd richtete ihn gegen die Elektroden- 
spitze oder gegen den Lichtbogen selbst; hierbei mußte die Temperatur 
des betreffenden Teiles, der von dem Gasstrahl getroffen wurde, be- 
deutend sinken. Es ergab sich, daß durch die Abkühlung der Kohlen- 
spitzen die Elektrodenspannung zunahm, während die Stromstärke ab- 
nahm. Die Spannungszunahme durch Abkühlung an der Anode war 
größer, „wenn die Anode oben lag und der von ihr aufsteigende Luft- 
strom der Erkaltung durch die Kohlensäure nicht entgegenwirkte." 

Herzfeld führte einen Graphitprüf stift in den Bogen und fand, 
daß durch die Abkühlung das kleine Potentialgefälle von 6 Volt an 
der Kathode um 2,8 Volt = 46,7% zugenommen hatte, während das 
große Gefälle an der Anode von 35 Volt nur um 2,1 Volt = 6% ge- 
stiegen war. „Die Wirkimg der Abkühlung erstreckte sich aber ein 
wenig auch auf den Potentialsprung an der anderen nicht direkt ab- 
gekühlten Elektrode; derselbe nahm um etwa 1 Volt zu." 

Herzfeld bespricht auch die Möglichkeit, daß die Spannungs- 
zunahme nicht durch die abkühlende Wirkung des Kohlensäurestrahls, 
sondern durch chemische Vorgänge hervorgerufen sei. Denn bei der 



1) Arons, Wied. Ann. 58, p. 81, 1896. 

2) R. Herzfeld, Wied. Ann. 62, p. 442, 1897. 



Änderung der Elektrodenspannung durch Temperatur. 57 

Einwirkung eines Luftstromes, der allerdings nicht unter so hohem 
Druck stand und nicht so kalt wie die Kohlensäure war, gelang es ihm 
nicht, eine Änderung von Spannung oder Stromstärke zu beobachten, 
wenn der Bogen ruhig brannte. 

Die Resultate von Arons und Herzfeld über den Einfluß einer 
Temperaturänderung auf die Elektrodenspannung stehen im Widerspruch 
mit den Resultaten von Lecher imd Groß und Shepard. Die ganze 
Frage bedarf noch genauerer experimenteller Erforschimg. Besonders 
scheint sich die Elektrodenspannung einer Temperaturänderung gegen- 
über anders zu verhalten, als die Spannung an der Gassäule des Bogens 
selbst. Femer wäre festzustellen, inwiefern das Material der Elektroden 
eine Rolle spielt, da bei Metallen einer Temperaturerhöhung eine Wider- 
standsvergrößerung entspricht, während bei reinen Kohlenelektroden auf 
eine Temperaturerhöhung eine Widerstandsverkleinerung erfolgt. Es 
ist noch nicht festgestellt, ob sich der Metalldampf in Bezug auf die 
Veränderung seiner elektrischen Leitfähigkeit durch Temperaturände- 
rungen ebenso wie das Metall selbst verhält. Bei den Untersuchungen 
von Schulze^) wurde, was frühere Beobachter unterlassen hatten, ver- 
hindert, daß Dämpfe des Kühl- oder Heizmaterials in den Bogen ge- 
langten. Schulze fand, daß sowohl Anodenhindemis als auch Katboden- 
hindemis des Metalllichtbogens steigen, wenn dem Bogen durch Kühlung 
Wärme entzogen wird; daß sie fallen, wenn die Wärmeableitimg aus 
dem Bogen an die Elektroden künstlich verringert wird. Schulze konnte 
die Abhängigkeit von Anoden- imd Kathodenhindernis von der Wärme- 
entziehung nur bei den besten Wärmeleitern Kupfer und Silber messen. 



n. Bei Wechselstrom. 

Am Kolileiielektroden. 

§ 26. Einflufi der Art des Stromkreises auf die Momentanwerte. 

Wenn man einen Lichtbogen zwischen Kohlenelektroden mit 
Wechselstrom speist, so erhebt sich in jeder halben Periode die Span- 
nimgskurve von einem Werte null zu einem Maximalwerte und sinkt 
von diesem wieder auf null. Da zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens 
aber eine gewisse Höhe der Spannung notwendig ist, so wird, sobald 
dieser Betrag unterschritten ist, das Entsenden von leitenden Kohlen- 
teilchen in die Bogenstrecke aufhören und der Bogen verlöschen. 
Während der Bogen erloschen ist, kann doch bis zur Wiederbildung des 



^) Günther Schulze, Dissertation Hannover, 27. XI. 02, p. 33. 



58 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

Bogens Elektrizität von der einen Elektrode zur anderen fließen, da 
die Gase im Lichtbogen, je nach ihrer Zusammensetzung, ihre Leit- 
fähigkeit nicht ganz verlieren. Das vom Lichtbogen ausgesendete Licht 
folgt den periodischen Variationen der Stromstärke und es müssen sich 
also, wenn der Bogen wirklich am Ende jeder halben Periode aus- 
gelöscht wird, diese Auslöschungen durch das Verschwinden des Leuchtens 
des Bogens feststellen lassen. Blondel^) photographierte im Jahre 1891 
auf eine sinnreiche Weise diese Variationen des vom Wechselstrondicht- 
bogen ausgesendeten Lichtes und fand in der Mitte jeder halben Periode 
Leuchtmaxima und an den Enden jeder halben Periode dunkle Stellen, 
welche leicht erkennen lassen, daß der Bogen während des Stromdurch- 
gangs durch null kein Licht ausgesendet hat. 

Um einen Einblick in die Natur des Wechselstromlichtbogens zu 
erhalten, ist es notwendig, den Verlauf der Strom- und Spannungswerte 
im Bogen in jedem Zeitmomente zu kennen. Wenn durch einen in- 
duktionsfreien Widerstand unter dem Einfluß einer nach dem Sinus- 
gesetz veränderlichen elektromotorischen Kraft ein Strom fließt, so erfolgt 
tue Änderung der Stromstärke nach demselben Gesetz in derselben 
Periode; Strom- und Spannungskurve sind beide sinusförmig. Ersetzt 
man aber den induktionsfreien Widerstand durch einen Lichtbogen, an 
dessen Klemmen eine nach dem Sinusgesetze veränderliche Spannung 
zur Verfügung steht, so wird der Bogen von einem Strom durchflössen, 
dessen Veränderungen nicht mehr nach demselben Gesetz wie die der 
Spannung erfolgen. Ist also beim Wechselstromlichtbogen die Spannungs- 
kurve sinusförmig, so ist die Stromkurve deformiert; imd umgekehrt, 
ist die Stromkurve sinusförmig, so ist die Spannungskurve deformiert. 
Die erste diesbezügliche Beobachtung hat Joubert^) im Jahre 1880 
gemacht. Er maß mit einem Elektrometer die Wechselspannung und 
die Stromstärke mit einem Galvanometer. ^ Er nahm die Werte von 
Strom und Spannung zu verschiedenen Phasen einer Periode punktweise 
auf und erhielt so ein Bild über den Verlauf der Strom- und Spannungs- 
kurve während einer Periode. Für die Stromkurve erhielt er nur geringe 
Abweichung von der Sinuslinie. Die Spannungskurve hingegen zeigte 
sich stark deformiert. Joubert beschreibt den Verlauf der Spannung 
folgendermaßen: „In dem Augenblick, in welchem die Stromstärke null 
ist, ist auch die Potentialdifferenz zwischen den zwei Kohlen gleich null ; 
aber nach einer imschätzbar kleinen Zeit erreicht diese Potentialdifferenz 
einen Wert von 40 — 50 Volt, welchen sie ohne Veränderung beibehält 
bis zu dem Augenblick, wo der Strom wieder einen kleinen Wert er- 



1) Blond el, Lum. El. 42, p. 551, 1891. 

2) Joubert, C. R. 91, p. 161, 1880. 



Einfluß der Art des Stromkreises auf die Momentanwerte etc. 59 

reicht hat; der Abfall der Spannungskurve ist sehr steil am Ende der 
Periode." 

Diese Beobachtung Jouberts wurde im Jahre 1890 experimentell 
durch Tobey und Walbridge^) bestätigt. Die Stromkurve hatte 
wieder angenähert Sinusform, die Spannimgskurve an den Klemmen des 
Bogens zeigte vor imd nach jedem Durchgang durch null eine hohe 
Spitze; während des übrigen Teils einer halben Periode verlief die 
Spannungskurve sattelförmig eingesenkt zwischen den beiden hohen 
Spitzen. Die Maschine, welcher Tobey und Walbridge den Strom 
entnahmen, war nach Steinmetz eine Westinghousesche Wechsel- 
strommaschine mit sehr hoher Ankerrückwirkung. Hätte man eine 
Maschine mit verschwindend kleiner Ankerrückwirkung benutzt, so 
würde die Spannungskurve Sinusgestalt behalten haben, während die 
Stromwelle eine scharfe Spitze gezeigt hätte. 

Es führten dann fernerhin Kurvenaufiiahmen am Lichtbogen aus: 
Fröhlich3) 1892, Rößler und WeddingS) 1894, Oehlschläger, 
Michalke und Queißner*) 1895, Fleming und PetaveP) 1896, 
Frithß) 1896, Ch. F. Smith^) 1897, Beckit BurnieS) 1897, Eich- 
berg und Kallir») 1898. 

Die punktweise Aufnahme der Spannimgs- ^und Stromkurven hat 
jedoch den Nachteil, daß die aufgenommenen Kurven nicht die Werte 
einer imd derselben Periode darstellen, sondern Mittel einer Reihe von 
aufeinander folgenden Perioden sind. Ein genaues Studium der Strom- 
und Spannungswerte im Bogen ist erst möglich geworden, seitdem die 
Oscillographen von BlondeU®) und später nach einem von Blondel 
zuerst ausgesprochenen Prinzip von Duddell und M ar ch an t ver- 
vollkommnet worden sind. Die Oscillographen geben den genauen 
Verlauf der Strom- und Spannungskurven während ein und derselben 
Periode wieder. 

In Fig. 19 ist der Verlauf der Strom- und Spannungskurve, welche 
Duddel und Marchant") an den Klemmen eines induktionsfreien 



*) Tobey and Walbridge, Am. Inst. El. Eng. 7, p. 367, 1890. 

3) Fröhlich, E.T.Z. 13, p. 568, 1892. 

3) Rößler und Wedding, E.T.Z. 15, p. 315, 1894. 

*) Oehlschläger, Michalke, Queißner, E.T.Z. 16, p. 548, 1895. 

*) Fleming and Petavel, Phil. Mag. 41, p. 315, 1896. 

6) Frith, PhU.Mag. 41, p. 507, 1896. 

^) Ch. F. Smith, The Electr. 22 oct. 1897. 

8) Beckit Burnie, The Electr. 39, p. 849, 1897. 

9) Eichberg und Kallir, Wien. 107 IIa, p. 658, 1898. 

10) Blondel, C. R. 127, p. 1016, 1898; C. R. 128, p. 727, 1899. 
") Duddel und Marchant, Inst. El. Eug. 28, p. 86, 1899. 



gO Elektrische ErscheiDungen im Lichtbogen. 

Widerstandes von 3,04 Ohm aufgenonunen haben, dargestellt. Die 
Selbstinduktion des Stromkreises war so klein, daß der Stromkreis als 
induktionsfrei betrachtet werden kann. Die gestrichelte Kurve stellt 
die elektromotorische Kraft des Generators dar, die ausgezogene Kurve 







Fig. 19. 

die Spannimg an den Klemmen des induktionsfreien Widerstandes und 
die punktierte Kurve den Strom; eine wesentliche Abweichimg der drei 
Kurven von der Sinusform ist nicht zu bemerken. Ersetzt man den 
induktionsfreien Widerstand durch einen Lichtbogen zwischen Homogen- 
kohlen von 13 mm Durchmesser, und läßt die sonstigen Verhältnisse 




des Stromkreises konstant, speist also auch den Bogen mit derselben 
effektiven Stromstärke, so erhalten die Kurven ein Aussehen, wie es 
in Fig. 20 dargestellt ist. Der Bogen bewirkt also ein Abflachen der 
Klemmenspannungskurve, welche am Anfang jeder halben Periode die 
schon von Joubert beschriebene Spitze trägt. Außerdem ist zu be- 




Fig. 21. 

merken, daß die Stromkurve während eines geraumen Teils einer Periode 
null ist. Der Bogen ist sehr unruhig ; der Leistungsfaktor klein. Hatte 
der Stromkreis einen Selbstinduktionskoeffizienten von 0,0076 Henry, 
so gibt Fig. 21 die Kurven für Strom und Spannung an den Klemmen 



Einfluß der Art des Stromkreises auf die Momentan werte etc. ßl 

des induktionsfreien Widerstandes. Die Kurven sind wieder angenähert 
sinusförmig und Strom und Spannung am induktionsfreien Widerstand 
sind infolge der Selbstinduktion des Stromkreises gegen die elektro- 
motorische Kraft des Stromerzeugers in Nacheilung. Wird bei derselben 
Selbstinduktion im Stromkreis der induktionsfreie Widerstand durch 
einen Lichtbogen zwischen Homogenkohlen von demselben Durchmesser 
imd derselben Entfernung wie bei Fig. 20 ersetzt und der Bogen mit 
derselben effektiven Stromstärke betrieben, so ergeben sich Kurven, 
welche in Fig. 22 dargestellt sind. Die Spannungskurve an den Klemmen 
des Bogens ist also deformiert im Vergleich zu Fig. 21 und hat für das 
verwendete Kohlenpaar angenähert rechteckige Gestalt. Der Bogen ist 
viel ruhiger, wenn der Stromkreis Selbstinduktion enthält, und der 




Fig. 22. 



Leistungsfaktor höher als im Falle eines induktionsfreien Stromkreises. 
Auch sieht man, daß die Stromkurve in Fig. 22 sofort nach dem 
Richtungswechsel sich von der Nulllinie erhebt, während sie beim Bogen 
im induktionsfreien Kreise längere Zeit in der Nähe von null verweilt. 
Wie BlondeU) zuerst bemerkt hat, läßt sich diese Erscheinung dadurch 
erklären, daß infolge der durch die Selbstinduktion hervorgerufenen 
Nacheilung des Stromes gegenüber der elektromotorischen Kraft die 
Spannung Zeit hat, einen genügend hohen Wert anzunehmen, um nach 
dem Stromdurchgang durch null den Bogen sofort zu entzünden, während 
bei dem induktionsfreien Stromkreise die Spannungskurve nach der Aus- 
löschung des Bogens der Kurve der elektromotorischen Kraft eine Zeit- 
lang folgt bis zu einem genügend hohen Werte, bei welchem die Ent- 
zündung des Bogens erfolgt und somit der Strom sich wieder von der 
Nulllinie erheben kann. Deshalb ist auch die hohe vordere Spitze an 
der Klemmenspannungskurve charakteristisch für den Bogen zwischen 
Homogenkohlen in einem induktionsfreien Stromkreise. 



1) Blondel, Lum. El. 49, p. 566, 1893. 



62 



Elektrische Erscbeincmgen im Lichtbogen» 



§ 27. Einflufi der Elektrodendistanz auf die Momentanwerte. 

Duddell und Marchant untersuchten auch den Einfluß der 
Elektrodendistanz auf die Deformation der Spannungskurve. In Fig. 23 
bis 27 ist eine ihrer Versuchsreihen für Homogenkohlen von 13 mm 
Durchmesser bei 97 Perioden pro Sekunde dargestellt. Bei sämtlichen 
Versuchen wurden alle variabeln Größen im Stromkreise, mit Ausnahme 
der Bogenlänge, konstant gehalten. Man sieht aus diesen Figuren, daß 



Bogenlänge l'' imm 



L^3mm 



l'Smm 



.••-•.. 




Fig. 23 — 25. 

die vordere Spitze an der Klemmenspannungskurve proportional mit der 
Bogenlänge wächst; die hintere Spitze scheint mit wachsender Bogen- 
länge zu verschwinden. 

Im allgemeinen fanden Duddell und Marchant, daß bei Ho- 
mogenkohlen mit wachsender Bogenlänge zuerst beide Spitzen der 



L^iSmm 



L-ZOmm 




Fig. 26 und 27. 



Spannungskurve, die vordere und die hintere Spitze, wachsen, bis zu 
einem Punkte, bei welchem der Bogen zu zischen beginnt. Ein weiteres 
Vergrößern der Bogenlänge erzeugt eine hohe vordere Spitze, während 
die hintere Spitze verschwindet. Sehr lange Bögen geben bei allen 
Kohlensorten hohe vordere Spitzen. Der Leistungsfaktor wird bei 
Homogenkohlen mit wachsender Bogenlänge kleiner bis zum Eintritt 
des Zischens; von da an wächst er mit wachsender Bogenlänge. Für 
Dochtkohlen ist der Leistungsfaktor im allgemeinen höher bei größeren 
Bogenlängen. Duddell und Marchant untersuchten auch, bei welcher 
maximalen Bogenlänge unter sonst gleichen Verhältnissen, also gleicher 
Periodenzahl, gleichem Widerstand im Stromkreis, gleicher effektiver 
Stromstärke, verschiedenartige Kohlen noch ruhig brannten. Es ergab 



Verteilung der Momentanwerte des Spannungsgefälles. 63 

sich für den Bogen zwischen zwei Homogenkohlen die Bogenlänge 20 mm, 
für den Bogen zwischen einer Homogen- und einer Dochtkohle die 
Bogenlänge von 30 mm und für den Bogen zwischen zwei Dochtkohlen 
die Bogenlänge von 40 mm. In allen untersuchten Fällen war der 
Leistungsfaktor am niedrigsten, wenn der Bogen zischte; der Leistungs- 
faktor wuchs vom Zischpunkt an bei allen Kohlen mit wachsender 
Bogenlänge. Bei der großen Anzahl der Kurven, die Duddell und 
Marchant über den Einfluß der Bogenlänge aufgenommen haben, zeigte 
sich stets das schroffere Ansteigen der Spannungskurve beim Beginne 
einer halben Periode, also wenn der Strom durch Null ging, mit wach- 
sender Bogenlänge. Dieses Wachsen der Spitze mit wachsender Bogen- 
länge scheint durch den bei großen Bogenlängen größeren Widerstand 
der Gassäule zwischen den Elektroden hervorgerufen zu sein. 

§ 28. Yerteilnng der Momentanwerte des Spannungsgefälles. 

Die Momentanwerte der Verteilung des Spannungs Verlustes in der 
Bogenstrecke während einer Periode sind zuerst von Blondel') 1893 
imtersucht worden. Er führte zwei dünne Prüfstäbchen aus Kohle in 
den Bogen ein. Seine Versuche bezogen sich auf Dochtkohlen. Es 
fand für den Wechselstromlichtbogen eine ähnliche Verteilung des 
Spannungsgefälles statt, wie sie beim Gleichstrombogen besteht. Man 
kann beim Wechselstrombogen auch drei verschieden große Spannungs- 
verluste unterscheiden. Der größte Spannungs verlust findet beim Über- 
gang von der positiven Kohle zur Bogenstrecke statt. Dann folgt ein 
geringer Spannungs verlust in der Bogenstrecke selbst und dann ein 
etwas größerer Spannungsverlust beim Übergang von der Bogenstrecke 
zur negativen Elektrode. Letzterer ist aber bedeutend kleiner als der 
Spannungs Verlust beim Übergang von der positiven Elektrode zum 
Bogen. Im Jahre 1899 fanden Duddell und Marchant diesen Verlauf 
des Spannungsverlustes im Lichtbogen und an den Elektroden auch für 
Homogenkohlen gültig. Fig. 28 ist eine ihrer oscillographischen Auf- 
nahmen für einen 6 mm Bogen zwischen Homogenkohlen von 13 mm 
Durchmesser bei 97 Perioden pro Sekunde, a d bedeutet den gesamten 
Spannungsverlust gemessen an den Klemmen des ßogens; ab ist der 
Spannungs Verlust zwischen der einen Elektrode und dem Bogen, c d der 
Spannungs Verlust zwischen der anderen Elektrode und dem Bogen und 
b c der Spannungsverlust in der Gasstrecke des Bogens selbst. Man 
ersieht aus der Fig. 28, daß ab oberhalb der Nulllinie größer ist als 
unterhalb der Nulllinie; umgekehrt ist es bei cd. Wenn nämlich ab 

1) BloDdel, Lum. El. 49, p. 612, 1893. 



64 



Elektrische ErscheinuDgen im Lichtbogen. 



oberhalb der NuUlinie liegt, so ist die Elektrode, für welche der 
Spannungsverlust ab gemessen wurde, die positive; bei der nächsten 
halben Periode ist sie die negative Elektrode, daher ist unterhalb der 
Nulllinie der Wert von ab kleiner als der von cd. Daß der Span- 
nungsverlust des Bogens in der Gassäule selbst mit wachsender Bogen- 



L»6mm 




/fomogenkoMerf Durchmesser i3mm 




Fig. 28 und 29. 



länge größer wird, also der Widerstand der Gassäule selbst mit wach- 
sender Bogenlänge wächst, läßt sich aus Fig. 29 erkennen, welche von 
Duddel und Marc haut für einen Bogen von 15 mm Bogenlänge unter 
denselben Verhältnissen wie Fig. 28 aufgenommen wurde. 



L*'f2mm 




\yy 



Fig. 30. 



Man sieht, daß a b und c d in Fig. 29 nicht wesentlich in ihrer 
Größe von a b und c d in Fig. 28 abweichen, daß hingegen b c in Fig. 29 
bedeutend größer ist als in Fig. 28. Da man auch in jedem Augen- 
blicke die Stromstärke aufnehmen kann, so kann man aus der Kurve 
für den Spannungsverlust in der Gasstrecke die momentanen Werte des 
Widerstandes der Gasstrecke konstruieren, da für die Momentanwerte 
die Beziehung gilt 



R = 



E 



Einfluß des Dochts auf die Momentanwerte. 65 

Auf diese Weise konstruierte Blondel (Fig. 30) die Widerstands- 
kurve R aus der Stromkurve J und der Kurve für den Spannungsverlust 
in der Gassäule E. Die Kurve R für den Widerstand hat, wie Fig. 30 
zeigt, ein Minimum in der Mitte jeder halben Periode, während die 
Stromstärke ein Maximum aufweist. Während des Durchgangs des 
Stromes durch null zeigt die Widerstandskurve R eine Diskontinuität. 
Sowie der Strom null ist, nimmt der Widerstand der Gassäule seinen 
Maximalwert an. Infolge dieses Anwachsens des Widerstandes erscheint 
auch die Spitze an den Spannungskurven für Homogenkohlen am Anfang 
jeder halben Periode. 

§ 29. Einflufi des Dochts auf die Momentanwerte. 

Wenn der Bogen zwischen Dochtkohlen brennt, so ist die Gas- 
strecke zwischen den Elektroden ganz anders zusammengesetzt als beim 
Bogen zwischen Homogenkohlen. Der Docht besteht im allgemeinen 




aus Kohlenstaub, dem verschiedenartige Mineralsalze beigemengt sind. 
Diese Salze gelangen beim Brennen des Bogens in die Bogenstrecke und 
erhöhen deren Leitfähigkeit bedeutend. Diese gesteigerte Leitfähigkeit 
der Bogenstrecke bewirkt, daß die Deformation der Klemmenspannungs- 
kurve nicht mehr so ausgesprochen wie bei Homogenkohlen ist. Wie 
Fig. 31 von Blondel zeigt, nähert sich hier für eine im Handel erhält- 
liche gewöhnliche Dochtkohle die Klemmenspannungskurve mehr der 
Form der Stromkurve. Die charakteristische vordere Spitze, die bei 
Homogenkohlen immer auftritt, ist hier nicht zu bemerken. Aus den 
zahlreichen Kurven von Blondel und Duddell-Marchant ersieht 
man, je salzreicher der Docht ist, desto weniger werden die Kurven 
deformiert. Duddell und Marchant entfernten den Docht einer ge- 
wöhnlichen Dochtkohle und ersetzten ihn durch verschiedene Substanzen; 
für die so bereiteten Dochtkohlen nahmen sie Strom- und Spannungs- 
werte auf. In den Fig. 32 und 33 sind zwei extreme Fälle aus ihren 
Versuchsreihen dargestellt. Bei Fig. 32 bestand der Docht aus einem 
Stab metallischen Kupfers. Die Klemmenspannungskurve zeigt eine hohe 
vordere Spitze und der Strom ist während eines längeren Teils einer 
Periode null. Bestand jedoch der Docht aus gewöhnlichem Kochsalz, 

Monasch. 5 



gg Elektrische Erseheinangen im Lichtbogen. 

Fig. 33, so ist die Spannungskurve rund. Je salzreicher der Docht ist, 
desto größer wird der Leistungsfaktor; er weicht bei gewöhnlichen 
Doehtkohlen im allgemeinen nur wenig von der Einheit ab. Der Einfluß 
der durch den Salzgehalt besser leitenden Bogenstrecke macht sich be- 
sonders bei den Auslöschungen des Bogens, also beim Durchgang des 
Stromes durch null bemerkbar. 'Die Widerstandsänderung der Gasstrecke 
scheint hier nicht beim Stromdurchgang durch null, wie in Fig. 30 dar- 
gestellt ist, diskontinuierlich zu erfolgen, sondern die salzhaltige Gas- 
säule verliert während der Dauer der Auslöschung wenig von ihrer 





Fig. 32 und 33. 

Leitfähigkeit. Deshalb fehlt auch in Fig. 31 und 33 bei jedem Wieder- 
entfachen des Lichtbogens am Anfang jeder halben Periode die vordere 
Spitze der Spannungskurve. 

§ 30. Einfluß der Periodenzahl auf die Momentanwerte. 

Diiddell und Marchant untersuchten den Einfluß der Perioden- 
zahl auf den Verlauf der Momentanwerte der Strom- und Spannungs- 
kurven. Wenn man für einen Bogen zwischen Homogenkohlen die 
Periodenzahl erniedrigt, so wächst die vordere Spitze an der Spannungs- 
kurve; die Deformation der Spannungskurve wird also stärker mit 
fallender Periodenzahl. Infolgedessen fällt auch der Leistungsfaktor 
mit fallender Periodenzahl. Außerdem vergrößert ein Erniedrigen der 
Periodenzahl die Zeitdauer, während welcher der Strom klein ist. Hält 
man nun bei verschiedenen Periodenzahlen alle anderen Variabein kon- 
stant, also auch den Effektiv wert des Stromes, so bemerkt man ein 
starkes Ansteigen des Maximalwertes der Stromstärke bei niedrigerer 
Periodenzahl. Dieses starke Ansteigen der Stromstärke während jeder 
halben Periode bei niedrigerer Periodenzahl brachte den Bogen zwischen 
Homogenkohlen von 13 mm Durchmesser zum Zischen und machte ihn 
so unruhig, daß Duddell und Marchant hei 57 Perioden pro Sekunde 
keine Ablesungen der elektrischen Größen mehr für ihn machen konnten. 
Der Bogen zwischen einer Dochtkohle imd einer Homogenkohle wurde 
erst bei 46 Perioden pro Sekunde unruhig und der Bogen zwischen 2 Docht- 
kohlen erst bei 29,2 Perioden pro Sekunde. Man sieht also auch hier den 



Einfluß der Elektrodendistaiiz auf die Effektivwerte. 67 

Einfluß der Leitfähigkeit, welche der Docht der Gasstrecke verleiht und 
welche während des Durchgangs des Stromes durch null erhalten bleibt. 
Eine Erniedrigung der Periodenzahl erhöht unter gleichen Umständen 
die Lichtausstrahlung des Wechselstromliehtbogens. Diese Verhältnisse 
sind in § 87 besprochen. 

§ 31. Einflufi der Elektrodendistanz auf die Effektiywerte. 

Über die Beziehungen zwischen Elektrodendistanz und den Effektir- 
werten der Spannung am Lichtbogen bei* konstanter effektiver Strom- 
stärke, ebenso zwischen Elektrodendistanz und Effekt, sowie zwischen 
Stromstärke und Spannung bezw. Effekt bei konstanter Elektroden- 
distanz, liegen nicht so zahlreiche Beobachtungen vor wie für den Gleich- 
stromlichtbogen. Trotzdem kann njan erkennen, daß die Beziehungen 
dieselben sind wie beim Gleichstromlichtbogen. Die einzigen bis jetzt 
veröffentlichten Untersuchungen über den Kohle-Wechselstromlichtbogen 
machte Heubach ^) im Jahre 1892. Doch scheint nicht bei allen seinen 
Beobachtungen der von Frau Ayrton und von Duddell später be- 
tonten Notwendigkeit des Ab Wartens völlig konstanter Verhältnisse am 
Bogen Rechnung getragen zu sein. Heubach selbst erwähnt in seiner 
Abhandlung das unruhige Brennen des Bogens bei der Aufnahme ein- 
zelner Werte und daher erklären sich auch wohl einzelne Unregel- 
mäßigkeiten im Verlaufe der von ihm aufgenommenen Kurven. Heu- 
bach stellte über die Beziehungen zwischen Elektrodendistanz (Bogen- 
länge), Effektivwert der Stromstärke imd Effektivwert der Spannung 
folgende Sätze auf, die auch für den Gleichstrombogen zwischen Kohlen- 
elektroden gelten. 

1. Bei konstanter Stromstärke steigt die Spannung mit wachsender 
Bogenlänge. 

2. Bei konstanter Bogenlänge nimmt die Spannimg mit wachsender 
Stromstärke ab. 

Auch Heubach beobachtete, was Frau Ayrton später für den 
Gleichstromlichtbogen bei Kohle bewiesen hat, daß bei konstanter Bogen- 
länge die „Spannung beim Eintritt des Zischens bedeutend sinkt". 
Untersuchungen, ob die Spannung während der Zischperiode bei fort- 
dauernd gesteigerter Stromstärke auch beim Wechselstromkohlelichtbogen 
konstant bleibt, wurden nicht ausgeführt. 

Für den Wechselstromlichtbogen zwischen Dochtkohlen geben die 
He üb ach sehen Kurven bei konstanter Stromstärke für die Beziehung 
zwischen Spannung und Bogenlänge angenähert gerade Linien; ebenso 



») J. Heubach, E.T.Z. 13, p. 460, 1892. 



63 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

für den Bogen zwischen einer oberen Dochtkohle und einer unteren 
Homogenkohle. Für den Bogen zwischen zwei Homogenkohlen jedoch 
weichen die Heubach'schen Werte stark von der Geraden ab, be- 
sonders bei kleinen Bogenlängen. Es läßt sich dies dadurch erklären, 
daß einerseits der Bogen zwischen Homogenkohlen viel unruhiger als 
der Bogen zwischen Dochtkohlen ist und für eine Ablesung das Ab- 
warten völliger Konstanz der Stromverhältnisse unerläßlich ist, ander- 
seits bei der Messung kleiner Bogenlängen die nicht zu vermeidenden 
Ungenauigkeiten in der Messung weit mehr ins Gewicht fallen als bei 
höheren Bogenlängen. 

Ein Versuch, die allgemeine Formel von Frau Ayrton auch für 
den Wechselstromlichtbogen zwischen Kohlenelektroden umzuformen, 
wurde von Guye und Monasch gemacht. Doch läßt sich diese Um- 
formimg wegen der Deformation der Strom- bezw. Spannungskurven im 
Lichtbogen nicht ausführen, da man keine äquivalenten Sinuskurven 
beim Lichtbogen einführen darf. Man kann deshalb von den zur Dar- 
stellung der Spannung in Abhängigkeit von der Bogenlänge aufgestellten 
Formeln keine solchen für den Wechselstromlichtbogen verwenden, bei 
welchen der Einfluß der Stromstärke berücksichtigt ist, da Stromstärke 
und Spannimg sich nicht nach demselben periodischen Gesetze ver- 
ändern. 

Für den Wechselstromlichtbogen zwischen Kohlenelektroden kommt 
nur die Fröhlichsche Formel 

E = a + bL 

in Betracht, welche den Nachteil hat, daß sie nur für konstante Strom- 
stärke gilt, also nur bei ein imd derselben Stromstärke die Abhängig- 
keit der Spannung von der Bogenlänge für dasselbe Kohlenpaar dar- 
stellt. Bei der Konstanten b macht sich wie bei Gleichstrom auch bei 
Wechselstrom der Einfluß der Stromstärke bemerkbar; aber die Gesetz- 
mäßigkeiten dieses Einflusses sind für den Wechselstromlichtbogen noch 
nicht aufgeklärt worden. Heubach fand für a keine ausgesprochene 
Abhängigkeit von der Stromstärke. Hingegen wurde b mit wachsender 
Stromstärke kleiner. Bezüglich des Einflusses des Kohlenmaterials auf 
die Konstante a fand Heubach, daß a am größten ist (45 Volt), wenn 
beide Kohlen homogen sind (bei ruhigem Bogen); a ist kleiner (25 Volt), 
wenn der Bogen zwischen einer oberen Dochtkohle und einer unteren 
Homogenkohle brennt; a wird noch kleiner (22 Volt), wenn die Homogen- 
kohle oben und die Dochtkohle unten brennt; a ist am kleinsten (20 Volt), 
wenn beide Kohlen Dochtkohlen sind. 



Einfluß der Elektroden dfstanz auf den Effekt. 



69 



§ 32. Einflnfi der Elektrodendistanz auf den Effekt. 

Für die Beziehungen zwischen Elektrodendistanz und Effekt im 
Lichtbogen (gemessen mit einem Wattmeter) fand Heubach gerade 
Linien, welche mit wachsender Bogenlänge ansteigen. In Fig. 34 ist eine 
Effektmessung von Heubach dargestellt. Heubach sprach für den 
Wechselstromlichtbogen bei Kohle die auch für den Gleichstromlicht- 
bogen bei Kohle gültigen Sätze aus: 

1. Bei konstanter Stromstärke nimmt der Effekt mit wachsender 
Bogenlänge zu. 



voo 



230 
\2W 
200 
i60 
120 



>> 


^^ 


^^^ 


W- 


^^^^21 


^^Sfe^ 


^ ^^ 


**\ Doc^ß<öff/en 



2 ¥ SS fO 12 n tS 18 20 
Fig. 34. 



2. Bei konstanter Bogenlänge nimmt der Effekt mit wachsender 
Bogenlänge zu. Der Effektverbrauch beträgt für die verschiedenen 
Kohlensorten bei gleicher effektiver Stromstärke (6 Ampere) und gleicher 
Bogenlänge (2 mm) bei: 

2 Homogenkohlen 266 Watt 

Dochtkohle oben, Homogenkohle unten . 168 - 

Homogenkohle oben, Dochtkohle unten . 159 - 

2 Dochtkohlen 142 - 



§ 33. Leistungsfaktor. 

Als Heubach im Jahre 1892 bei Dochtkohlen den mit dem 
Wattmesser gemessenen Effekt in Watt, Aw, niit dem Produkte der 
Effektivwerte der Spannung und der Stromstärke J . E verglich, fand 
er eine vollständige Übereinstimmung dieser beiden Ausdrücke. 

Bei Wechselstrom bezeichnet man bekanntlich das Produkt aus 
den Effektivwerten der Stromstärke und Spannung als scheinbaren 



70 Elektrieche Erscheinungen im Lichtbogen. 

Effekt und den mit dem Wattmeter gemessenen Effekt als tatsäch- 
lichen Effekt. Wenn Stromstärke und Spannung beide sinusförmig 
und phasengleich sind und gleiche Perioden haben, so ist der tatsäch- 
liche Effekt gleich dem scheinbaren Effekt. Ist jedoch eine der Kurven 
oder beide deformiert, oder findet eine Phasenverschiebung zwisclien 
der Strom- und Spannungskurve statt, so ist der tatsächliche Effekt 
nicht mehr gleich dem scheinbaren Effekt. Der Quotient tatsächlicher 
Effekt dividiert durch scheinbaren Effekt weicht dann von der Einheit 
ab. Es ist 

K 

J.E "*"' 

wobei c als Leistungsfaktor bezeichnet wird. 

Bei Dochtkohlen war also bei Heubach c = 1, und wie sich aus 
den Blondeischen und Duddell-Marchantschen Kurvenaufnahmen 
ergeben hat, waren die Strom- imd Spannungskurven bei Dochtkohlen 
wenig deformiert und 'nur unbedeutende Abweichungen des Leistungs- 
faktors von der Einheit festgestellt worden. 

Beim Bogen zwischen Homogenkohlen fand Heubach eine Ver- 
schiedenheit der tatsächlichen Watt von den scheinbaren Watt. Es 
ergab sich für den zischenden Bogen 

c= 0,715 bis 0,775 

und für den ruhigen Bogen 

c= 0,793 bis 0,846. 

Heubach schloß aus diesem Abweichen von c von der Einheit, 
daß eine Phasenverschiebung im Lichtbogen stattfinde. 

Würde sich der Wechselstromlichtbogen wie ein induktiver Wider- 
stand verhalten, so wäre 

c = cos g-, 

wenn <jp den Winkel der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung 
bedeutet. Nun muß aber <jp bei einem induktiven Widerstände mit wach- 
sender Periodenzahl wachsen. Duddell und Marchant untersuchten 
den Einfluß der Periodenzahl auf die elektrischen Größen des Wechsel- 
stromlichtbogens; ihre Yersuchsresultate sind in folgender Tabelle zu- 
sammengestellt. Die Bogenlänge war bei den hier mitgeteilten Versuchen 
konstant 3 mm und die effektive Stromstärke betrug konstant 14,8 Ampere. 



Leistungsfaktor. 



71 



Kohlen 


Perioden- 


Effektive 


Tatsächliche 




Obere 


Untere 


zahl 


Spannung 
am Bogen 


Watt 


c 


Homogen 


Homogen 


127 


53,6 


688 


0,870 






97 


53,9 


688 


0,865 






70 


54,3 


650 


0,805 






57 


54,7 


606 


0,750 


Homogen 


Docht 


127 


38,4 


553 


0,975 






97 


38,6 


550 


0,965 






70 


38,6 


535 


0,935 






46 


38,6 


522 


0,915 


Docht 


Docht 


127 


33,0 


480 


0,985 






97 


33 3 


483 


0,980 






70 


33,0 


472 


0,970 






46 


32,4 


461 


0,960 



Aus diesen Versuchen ergibt sich, daß c mit wachsender Perioden- 
zahl wächst. Wäre demnach eine Phasenverschiebung im Lichtbogen 
vorhanden, so wäre c = cos y, und cos y wächst in diesem Falle mit 
wachsender Periodenzahl. Demnach wird y mit wachsender Perioden- 
zahl kleiner. Würde aber der Lichtbogen sich wie ein induktiver 
Widerstand verhalten, so müßte gerade umgekehrt g> mit wachsender 
Periodenzahl wachsen. Aus dieser Untersuchung geht also hervor, daß 
im Wechselstromlichtbogen keine Phasenverschiebung stattfindet, sondern 
daß das Abweichen von c von der Einheit durch die Deformation der 
Strom- und Spannungskurven zu erklären ist. Es ist deshalb auch 
nicht zulässig, wie es eine Zeitlang in der Literatur üblich war, beim 
Wechselstromlichtbogen von einer „scheinbaren Phasenverschiebung" zu 
sprechen, sondern man muß c den Leistungsfaktor nennen. 

Zur Zeit, als Heubach das Abweichen von c von der Einheit 
durch eine Phasenverschiebung im Wechselstromlichtbogen zu erklären 
versuchte, war die einzige veröffentlichte Aufnahme der Kurven des 
Wechselstromlichtbogens die von Tobey und Walbridge, die in Deutsch- 
land wenig beachtet war. Denn aus ihr hätte man ersehen können, daß 
zwischen Strom und Spannung im Wechselstromlichtbogen keine Phasen- 
verschiebung besteht. 

Später erfolgten zahlreiche Aufnahmen der Strom- und Spannungs- 
kurven, die schon in § 26 aufgezählt worden sind. Aus ihnen läßt sich 
unzweideutig ersehen, daß eine Phasenverschiebung zwischen Stromstärke 
und Spannung im Wechselstromlichtbogen nicht stattfindet. 



72 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

Görges glaubte aus den Kurvenaufnahmen von Oehlschläger, 
Michalke und Queißner auf eine kleine Phasenverschiebung schließen 
zu dürfen. Görges*) sagt: „Was die Phasenverschiebung zwischen 
Stromstärke und Spannung anbelangt, so ist sie in der Gegend der 
Nulllinie entschieden positiv, d. h. so, wie sie durch Selbstinduktion 
hervorgerufen wird. Ebenso deutlich ist erkennbar, daß die Stromstärke 
bei hohen Werten eine negative Verschiebung hat." Görges erklärt 
diese Phasenverschiebung unter der Annahme einer thermoelektrischen 
Gegenkraft im Lichtbogen. Er warnt jedoch selbst davor, aus den von 
ihm beurteilten Kurven Oehlschlägers, Michalkes und Queißners 
definitive Schlüsse zu ziehen, da eine Kurvenaufiiahme über eine Stunde 
dauerte. Die Phasenverschiebung, von der Görges spricht, kann sich 
einerseits dadurch in den Kurven zeigen, daß Strom- und Spannungs- 
kurve nicht gleichzeitig aufgenommen sind, anderseits ist es möglich, 
daß eine Verschiebung der Strom- und Spannungskurve durch die Selbst- 
induktion der Regulierspule hervorgerufen ist. 

Bei der oscillograpbischen Aufnahme werden die Stromkurve sowohl 
als auch die Spannungskurve gleichzeitig aufgenommen. Die zahlreichen 
Kurven von Blondel aus dem Jahre 1898 und von Duddell und 
Marchant aus dem Jahre 1899 sind einwandsfrei. In diesen Kursen 
sah man für den Bogen zwischen Homogenkohlen bei induktionsfreiem 
Stromkreis den Strom längere Zeit in der Gegend der Nulllinie beim 
Richtungswechsel verweilen, bis bei der geringen Leitfähigkeit der Bogen- 
gase die Spannung einen genügend hohen Wert erreicht hat, um den 
Bogen wieder zu entzünden. Der Leistungsfaktor c hatte auch bei den 
Blond eischen Versuchen ähnliche Werte wie bei Heubach. Bei in- 
duktivem Stromkreis erhebt sich für Homogenkohlen die Stromkurve 
sofort nach dem Richtungswechsel von der Nulllinie, weil die Spannung, 
wenn der Strom durch Null geht, schon einen genügend hohen Wert 
erreicht bat, um den Bogen zu entzünden. Der Leistungsfaktor c nähert 
sich in diesem Falle mehr der Einheit. Beim Bogen zwischen Docht- 
kohlen, wo die Dochtsubstanz eine künstliche Leitfähigkeit der Bogen- 
strecke auch während des Stromdurchgangs durch null erzeugt, sind 
die Kurven wenig deformiert und c weicht kaum von der Einheit ab. 
Das lange Verweilen der Stromkurve in der Gegend der Nulllinie beim 
Richtungswechsel zwischen Homogenkohlen beruht auf der geringen 
Leitfähigkeit der Gassäule, wie Blondel nachgewiesen hat. Die Strom- 
kurve erhebt sich später von der Nulllinie als die Spannungskurve und 
erreicht die Nulllinie wieder früher als die Spannungskurve während 
jeder halben Periode. Wäre die Erscheinung des späteren Ansteigens 



1) Görges, E.T.Z. 16, p. 552, 1895. 



Leistungsfaktor. 73 

der Stromkurve bei Homogenkohlen eine durch Selbstinduktion hervor- 
gerufene Phasenverschiebung, so müßte die Stromkurve auch später als 
die Spannungskurve die Nulllinie wieder erreichen, da bei einer durch 
Selbstinduktion hervorgerufenen Phasenverschiebimg kein Grund für eine 
Veränderung der Schwingungsdauer der Stromwelle vorhanden ist. 

Eine Phasenverschiebung findet im Wechselstromlicht- 
bogen nicht statt. Das Abweichen von c von der Einheit ist viel- 
mehr durch die Deformation der Strom- bezw. Spannimgskurven hervor- 
gerufen. 

Die Tatsache, daß im Wechselstromlichtbogen keine Phasenverschie- 
bung besteht, ist ein indirekter Beweis dafür, daß im Lichtbogen keine 
gegenelektromotorische Kraft besteht. Denn bestände eine solche im 
Lichtbogen, so könnten die Strom- und Spannimgskurve nicht gleich- 
zeitig durch null gehen, es müßte denn sein, daß die elektromotorische 
Gegenkraft sofort während des Stromdurchgangs durch null verschwindet, 
was aber ihrem Wesen widerspricht. 

Steinmetz^) hat übrigens schon im Jahre 1892 bewiesen, daß im 
Wechselstromlichtbogen keine Phasenverschiebung stattfinden kann, und 
daß das Abweichen des Leistungsfaktors von der Einheit durch die Kurven- 
deformation zu erklären sei, da Stromstärke und Spannung im Wechsel- 
stromlichtbogen nicht gleichzeitig Sinuswellen sein können. „Denn da 
der scheinbare Widerstand des Lichtbogens von der Stromstärke ab- 
hängig ist, muß im Wechselstromlichtbogen der scheinbare Widerstand 
periodisch variieren und zwar mit der doppelten Periodizität der Wechsel- 
stromwelle. Eine analytische Untersuchung zeigt, daß, wenn ein Wechsel- 
strom einen mit doppelter Periodizität variierenden Widerstand durch- 
fließt, über die einfache Sinuswelle entweder der elektromotorischen 
Kraft oder der Stromstärke oder beider sich eine Welle mit dreifacher 
Periodenzahl legen muß, sodaß nicht gleichzeitig Stromstärke und 
Spannung Sinuswellen sein können." Wegen des Abweichens des 
Leistungsfaktors im Wechselstrombogen von der Einheit hat man bei 
photometrischen Untersuchungen über den Wechsel stromlichtbogen außer 
der effektiven Stromstärke und effektiven Spannung auch den tatsäch- 
lichen Effekt zu bestimmen. 



1) Steinmetz, E.T.Z. 13, p. 567, 1892; siehe auch Steinmetz, Theorie 
und Berechnung der Wechselstromerscheinungen, Berlin 1900, p. 370—375. 



74 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

B. Metallelektroden. 

§ 34. Bei Niederspannimg. 

Während mit Gleichstrom bei Niederspannung für die meisten 
Metalle ein Lichtbogen ohne Schwierigkeit erzeugt werden kann, gelingt 
dies bei Wechselstrom nicht. Zuchristian^) schreibt die Unmöglich- 
keit zwischen Metallelektroden bei Niederspannung einen Wechselstrom- 
lichtbogen zu erzeugen der guten Wärmeleitfähigkeit der Metalle zu, 
die sich abkühlen, während der Strom in jeder halben Periode niedrige 
Werte hat. Wenn Zu Christian Kohlenspitzen von 17 mm Länge in 
Messinghaltern als Elektroden verwendete, so erhielt er mit Wechsel- 
strom einen unruhigen Bogen. Zwischen reinen Metallelektroden 
konnte er keinen Wechselstromlichtbogen herstellen. Sahulka^) 
bestätigte die Versuche von Zuchristian. Arons^) versuchte zwischen 
Metallelektroden einen Wechselstromlichtbogen zu erzeugen und sagt: 
„Dagegen kann ich feststellen, daß man mit Wechselstrommaschinen 
selbst bei 200 Zeichenwechseln in der Sekunde und bei mittleren 
Spannungen, die zehn- bis zwölfmal größer sind als die zur Erzeugung 
nötigen konstanten Spannungen, zwischen 2 Metallelektroden keinen 
Bogen zu erzeugen vermag, obgleich bei Ersatz der Metallelektroden 
durch Kohlenstücke von ungefähr gleichen Dimensionen ein äußerst 
intensiver Lichtbogen von mehr als 1 cm Länge mit Leichtigkeit zu 
Stande kommt. Es ist merkwürdig, daß diese Tatsache erst in jüngerer 
Zeit festgestellt wurde." 

Zur Erklärung dieser Erscheinung führt er an, daß die Metalle in 
den Lichtbogen nur ihre eigenen Dämpfe entsenden, die leicht in den 
festen Zustand zurückkehren; die Kohle hingegen entsendet in den 
Bogen eine Reihe von Gasen, die möglicherweise eine längere Zeit ihre 
Leitfähigkeit beibehalten als die Metalldämpfe. Auch weist Arons 
darauf hin, daß die Oxydation der Metallelektroden im Lichtbogen die 
Neubildung des Bogens erschwert. In § 5 sind schon Versuche be- 
sprochen worden, welche zeigen, wie schnell ein Gleichstrondichtbogen 
zwischen Metallelektroden bei Niederspannung seine Leitfähigkeit verliert. 
Die Unmöglichkeit, einen Wechselstromlichtbogen bei Niederspannung 
zwischen Metallelektroden zu erzieugen, scheint wohl hauptsächlich in 
der Wärmeleitfähigkeit zu liegen. Die Wärmeleitfähigkeit der Kohle 
ist ungefähr 37 mal schlechter als die des schlechtesten Wärmeleiters 



Zuchristian, Wien. 102, II a, p. 567, 1893. 
3) Sah ulk a, Wien. 103, IIa, p. 925, 1894. 
3) Arons, Wied. Ann. 57, p. 185, 1896. 



Metallelektroden bei Hochspannung. Unruhige Zone. 75 

unter den Metallen. Der Wechselstromlichtbogen verlöscht, wie Blondel 
gezeigt hat, am Ende jeder halben Periode. Die Wiedererzeugung des 
Lichtbogens erfolgt durch eine Entladung, welche von der negativen 
Elektrode ausgeht. Die Kohle wird nun beim Durchgang des Stromes 
durch null, also wälirend des Verlöschens des Lichtbogens am Ende 
jeder halben Periode, wegen ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit eine 
viel höhere Temperatur beibehalten als die Metallelektroden, die sich 
schnell abkühlen. Von einer wärmeren Elektrode geht aber eine Ent- 
ladung durch eine Gasstrecke viel leichter und bei geringerer Spannung 
aus, wie BecquereP) bewiesen hat, als von einer kälteren Elektrode. 
Daher kann man wohl bei Niederspannung mit Wechselstrom einen 
Kohlebogen, nicht aber einen Metallbogen erzeugen. Um einen Wechsel- 
stromlichtbogen zwischen Metallelektroden zu erzeugen, muß man, wie 
Arons bemerkt, eine genügend hohe Spannung zur Verfügung haben, 
um nach jedem Verlöschen des Lichtbogens denselben durch einen 
Funken wiederentzünden zu können. 

§ 35. Bei Hochspaimiuig. Unruhige Zone. 

Wenn man einen Wechselstromlichtbogen bei Hochspannung bei 
einer Stromstärke von 0,04 Ampere zwischen Kupferelektroden von einer 
Bogenlänge von 10 mm erzeugt, so ist der Bogen in seiner äußeren 




Fig. 35. 

Erscheinung sehr ruhig. Seine Flamme (Fig. 35) umgibt beide Elek- 
trodenspitzen gleichmäßig. Erzeugt man aber einen Wechselstrombogen 
von derselben Stromstärke zwischen denselben Kupferelektroden bei 
12 mm Elektrodendistanz, so brennt der Bogen sehr unruhig. In Fig. 36 
ist ein solcher Bogen nach Guye und Monasch^) dargestellt. Das 
eine Ende der Bogenflamme hebt sich von der Spitze des Kegels an 
der Elektrode empor und springt auf dem Mantel umher. Es klettert 
manchmal bis auf den cylindrischen Teil der Elektrode. Häufig spaltet 
sich die so verlängerte Flamme oben auf dem Zylinder in mehrere 
Zweige (Fig. 37). Der Bogen wechselt bei Kupferelektroden für Distanzen, 



^)E. Becquerel, Ann. Chim. Phys. (3), 39, p. 355, 1853. 
3) Guye und Monasch, Ecl. El. 34, p. 305, 1903. 



76 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



die höher als 11 mm liegen, jeden Augenblick seine Stellung. Das 
unstäte Wandern der Flammenspitzen auf den Elektroden scheint ganz 
unregelmäßig stattzufinden. Es ist nicht etwa, wie in Fig. 36 und 37 
dargestellt, die eine Elektrode für das Klettern bevorzugt. Nachdem 




Fig. 36. 



der Bogen einige Zeit auf der einen Elektrode geklettert hatte, schlug 
die Erscheinung plötzlich um, das ruhige Ende erhob sich von der 
Kegelspitze und kletterte, das früher kletternde Ende trat an die 
Kegelspitze zurück. Oftmals kletterten auch beide Enden. 

Eine Gesetzmäßigkeit über das Klettern des Bogens konnte nicht 
festgestellt werden. Wenn der Bogen klettert, befindet er sich in der 
unruhigen Zone. Er ändert beim Klettern stets seine Länge. Die 
Elektrodendistanz ist in der unruhigen Zone nicht gleich der Bogen 




Fig. 37. 



länge, sondern letztere ist größer als die Elektrodendistanz. Da jede 
Änderung in der Bogenlänge bei konstanter Stromstärke auch eine 
Änderung der Elektrodenspannung bewirkt, ist die Nadel eines an den 
Bogen in der unruhigen Zone gelegten Voltmeters in ständiger Bewegung 
und pendelt um einen bestimmten Wert der Spannung. Es ist un- 
möglich, in der unruhigen Zone Voltmeterablesungen zu machen. 

Das in Fig. 35 dargestellte Aussehen des Lichtbogens bezieht sich 
auf die normale Zone, d. h. denjenigen Bereich der Elektrodendistanzen, 
in welchem sich der hochgespannte Metallwechselstrombogen ruhig und 
in Bezug auf die Verbindung der variabeln Größen untereinander ähnlich 
wie ein Wechselstromlichtbogen zwischen Kohlenelektroden bei Nieder- 
spannung verhält. Jeder normale Lichtbogen wird unruhig, wenn die 



Metallelektroden bei Hochspannung. Normale Zone. 77 

Elektrodendistanz genügend groß wird. Die Elektrodendistanz, bei 
welcher die Unruhe des Lichtbogens eintritt, ist im allgemeinen von 
der Natur der Elektroden abhängig. Bei den Versuchen von Guyeund 
Mona seh wurden bei einer konstanten Stromstärke von 0,04 Ampere 
die Bogen unruhig, wenn man die Elektrodendistanzen über folgende 
Beträge hinaus verlängerte: 

Magnesium 15 mm 

Kadmium 13 

Silber 11 . 

Kupfer 10,5 - 

Nickel 9,5 - 

Chemisch reines Eisen . 8 

Platin 6 - 

Aluminium 5 - 

Gold 4,5 - 



§ 36. Bei Hochspannung. Nonnale Zone. 

In der normalen Zone lassen sich sorgfältige Messungen der elek- 
trischen Größen des Lichtbogens ausführen. Es ergeben sich für den 
Metalllichtbogen bei hochgespanntem Wechselstrom in der normalen 
Zone dieselben Gesetzmäßigkeiten, wie für den Kohlelichtbogen bei 
niedriggespanntem Wechselstrom. Bei konstanter effektiver Stromstärke 
wächst die effektive Spannung an den Metallelektroden des hoch- 
gespannten Wechselstrombogens mit wachsender Bogenlänge. Bei kon- 
stanter Bogenlänge entspricht der höheren Stromstärke eine niedrigere 
Spannimg. In Fig. 38 sind die Beziehungen zwischen Bogenlänge und 
Elektrodenspannimg bei 5 verschiedenen konstanten Stromstärken für 
Silberelektroden nach Guye und Mona seh dargestellt. Die Beziehungen 
lassen sich durch gerade Linien darstellen. Guye und Monasch unter- 
suchten den hochgespannten Metallwechselstromlichtbogen bei Silber, 
Kupfer, Platin, Gold, Nickel, Eisen, Aluminium, Magnesium und Kad- 
mium. Bei allen Metallen waren bei konstanter Stromstärke die Be- 
ziehungen zwischen Bogenlänge und Elektrodenspannung linear. Nur 
bei Aluminium war der Bogen bei denjenigen Bogenlängen, bei welchen 
er für die anderen Metalle normal und ruhig brannte, imruhig, weil die 
Elektroden sich mit einer dicken, erdigen, nichtleitenden Oxydschicht 
bedeckt hatten, über welche hinaus der Bogen auf die noch blanken 
metallischen Elektrodenteile kletterte. 

Die Fröhlich sehe Formel läßt sich für den hochgespannten Metall- 
wechselstromlichtbogen benutzen. Doch ist ihre Bedeutung gering, da 
sie nur für eine konstante Stromstärke gilt und die Konstanten a und b 



78 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



sich für jede andere Stromstärke ändern. Ein Versuch, die allgemeinere 
Formel von Frau Ayrton für den Wechselstromlichtbogen umzuformen, 
ließ sich nicht ausführen, da es nicht zulässig ist, die deformierten 
Strom- imd Spannimgskurven des Wechselstromlichtbogens durch äqui- 
valente Sinuswellen zu ersetzen. In Fig. 39 sind nach Guye und 
Mo na seh für einen Kupferlichtbogen bei Hochspannung die Beziehungen 
zwischen Bogenlänge und Effekt bei konstanter Stromstärke in der 



J~0fi3amp.consf. 

J'OiOSompiConst: 

J^Oloeamp-coffst. 
J~0fi7amficonsf: 




Fig. 38. 



normalen Zone dargestellt. Die Beziehungen sind linear, ebenso wie 
sie Heubach in Fig. 34 für den Kohlewechselstromlichtbogen bei Nieder- 
spannung erhalten hat. 

Betrachtet man den Metallwechselstromlichtbogen bei Hochspannung 
in der normalen Zone im rotierenden Spiegel, so sieht man bei geeigneter 
Winkelgeschwindigkeit des Spiegels im Spiegel mehrere Perioden des 
Wechselstromes. In der Mitte jeder halben Periode sieht man ein 
leuchtendes Maximum, das nach den Enden der halben Periode hin an 
Intensität abnimmt. Bei Kupferelektroden war die Leuchterscheinung 
gelblichrot bis violett. Zwischen zwei halben Perioden herrschte ein 
dunkler Raum, in dessen Mitte ein weißblaues Sternchen zu erblicken 
war. Dieses Sternchen ist also der Funke, welcher den am Ende jeder 
halben Periode erlöschenden Metallwechselstromlichtbogen wieder ent- 
zündet. Wurde bei derselben Winkelgeschwindigkeit des rotierenden 



Metallelektroden bei Hochspannung. Normale Zone. 



79 



Spiegels und unter denselben Verhältnissen der Kupferbogen durch einen 
Kohlebogen ersetzt, so trat wieder das Leuchtmaximum in der Mitte 
jeder halben Periode auf, das allmählich nach den Enden der halben 
Periode hin abnahm. Zwischen zwei halben Perioden konnte beim 
Kohlebogen das Fünkchen, welches bei Metall auftrat, nicht bemerkt 
werden. Die zuerst von Blondel ausgesprochene Ansicht ist hierdurch 
also bestätigt, dai3 zur Wiederentzündung des Kohlewechselstrombogens 
nicht eine so hohe Spannung notwendig ist, wie beim Metallwechsel- 



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ßogen/ärt^e in mm 

Fig, 39. 



Stromlichtbogen. In den Kurven der Momentanwerte des Stroms und 
der Spannung des Kohle lichtbogens (Fig. 23 — 27) zeigt die Spannungs- 
kurve, während der Strom null ist, am Anfang jeder halben Periode 
eine Spitze von einigen Yolt, welche verschwindet, sobald der Bogen 
wieder entzündet ist. Zur Entzündung des Metall wechselstromlich t- 
bogens ist aber eine weit höhere Spannung notwendig, daher das im 
rotierenden Spiegel sichtbare Fünkchen, das schon von Arons ver- 
mutet wurde. Jamin und Roger i) hatten schon im Jahre 1868 den 
Kohle wechselstrombogen im rotierenden Spiegel betrachtet und konnten 
an der Grenze zweier halben Perioden auch keine vollständige Dunkel- 
heit beobachten. 



1) Jamin et Roger, C. R. 66, p. 37, 1868. 



80 



Elektrische ErscheinuDgen im Lichtbogen. 



§ 37. Bei Hochspannung. Kritische Zone. 

Wenn man in Fig. 38 zwischen Silberelektroden die Elektroden- 
spannung bei einer Elektrodendistanz von 1 mm bestimmen will, so er- 
wartet man, daß sie für die betreffende Stromstärke kleiner ist, als bei 
3 mm Elektrodendistanz. Statt der erwarteten kleineren Elektroden- 
spannung erhält man in einem bei 1 mm Bogenlänge an den Bogen 
gelegten Voltmeter Funken. Die Spannimg ist so hoch, daß man sie 
nicht ablesen konnte. Daher fehlen in Fig. 38 in der Zone zwischen 
null und 2,4 mm die Voltmeter angaben. Die Erscheinung, daß beim 



J'-Ofisoffp.consf. 




J'Hosamp.const 
J'^/)$aayo.consf: 
J'-Op7omp.const 



Z 3 ^ 56 7 8 S 10 f1 12 13 
Bogen/dft^e in mm 

Fig. 40. 

hochgespannten Metallwechselstromlichtbogen die Spannung von einer 
gewissen Elektrodendistanz an, anstatt mit fallender Bogenlänge bei 
konstanter Stromstärke zu fallen, steigt, wurde zuerst von Guye und 
Monasch^) beobachtet, welche die Zone, in welcher der Bogen dieses 
imerwartete Verhalten zeigt, kritische Zone nannten. Bei Silber- und 
Kupferelektroden ist die Spannungserhöhung in der kritischen Zone so 
groß, daß keine Messungen vorgenommen werden konnten. In Fig. 40 
ist der Verlauf der Spannung in der kritischen Zone gestrichelt. Die 
ausgezogenen Linien beziehen sich auf die normale Zone. Die Span- 
nungswerte in der kritischen Zone sind nur Mittelwerte, da der Bogen 
etwas unruhig war. Die kritische Zone tritt nur bei kleinen Bogen- 
längen auf; sie wurde von Guye und Mona seh für Silber, Kupfer, 



i) Guye und Monasch, Ecl. El. 35, p. 18, 1903. 



Kritische Zone. 31 

Gold, Platin, Nickel, Aluminium, Magnesium, Kadmium und chemisch 
reines Eisen festgestellt. Das Aussehen des Bogens ist bei so kleinen 
Bogenlängen verschieden von dem Aussehen des Bogens bei gröi3eren Bogen- 
längen. Die Aureole ist in der kritischen Zone fast ganz verschwunden. 
In Fig. 41 ist das Aussehen eines Lichtbogens zwischen Kupferelek- 
troden bei 2 mm Elektroden distanz bei 0,04 Ampere Stromstärke, also 
derselben Stromstärke, für die auch Fig. 35 — 37 gelten, dargestellt. 
In der kritischen Zone zeigt der Wechselstromlichtbogen einen anderen 
Ton als in der normalen Zone. Während der Bogen in der normalen 
Zone ein leichtes Summen hören läßt, das wohl durch die Periode des 
Wechselstromes hervorgerufen ist, zeigt der Bogen in der kritischen 
Zone ein scharfes Knistern. Das einzige Metall, bei welchem keine 
kritische Zone auftrat, war kohlenstoffhaltiges Eisen. Bei ihm fiel 



rxj 



Fig. 41. 

die Spannimg der Elektroden bei konstanter Stromstärke mit fallender 
Bogenlänge. Die Funken im Voltmeter und die Spannungserhöhung 
bei kleinen Bogenlängen traten nicht auf, es zeigte sich nichts Un- 
normales bei kohlenstoffhaltigem Eisen. In Fig. 4ä ist eine Aufnahme 
der Spannungswerte für kohlenstoffhaltiges Eisen nach Guye und 
Mona seh dargestellt. Man sieht, daß beim kohl eiistoff haltigen Eisen 
Spannungsablesungen bis 0,1 mm Bogenlänge gemacht wurden ; der 
Spannungswert bei kleinerer Bogenlänge ist hier niedriger als der für 
eine in der Nähe liegende größere Bogenlänge. Guye und Mona seh 
untersuchten hierauf chemisch reines Eisen; bei demselben trat die 
kritische Zone auf; zwischen und 3 mm Bogenlänge konnten keine 
Yoltmeterablesungen gemacht werden. Die Anwesenheit des Kohlenstoffs 
im Lichtbogen schien also die Verschiedenheit im Verhalten der reinen 
Metalle und des kohlenstoffhaltigen Eisens in Bezug auf die kritische 
Zone zu bedingen. Guye und Monas ch untersuchten dann den Bogen 
zwischen zwei Homogenkohlen bei Hochspannung. Eine kritische Zone 
trat nicht auf, der Bogen war normal von 10 mm Bogenlänge bis mm 
Bogenlänge. Ebenso war ein Wechselstrombogen bei Hochspannung, 
dessen eine Elektrode aus Kupfer und dessen andere Elektrode aus 
Homogenkohle bestand, normal und zeigte keine kritische Zone. Die 
kritische Zone tritt nur bei reinen Metallen bei Bogenlängen 
zwischen und 3 mm auf. Bei Anwesenheit von Kohle im 
hochgespannten Wechselstromlichtbogen tritt keine kritische 
Zone auf, sondern die normale Zone beginnt bei der Bogenlänge null. 
Monasch. 6 



82 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



Wenn man einen Lichtbogen in der kritischen Zone im rotierenden 
Spiegel betrachtet, so sieht man bei großer Winkelgeschwindigkeit in 
einer halben Periode nicht ein Leuchtmaximum in der Mitte der halben 
Periode und eine kontinuierliche Abnahme des Leuchtens nach den 
Enden der halben Periode hin, wie beim Metallbogen in der normalen 



1900 




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J''(l03omp.const. 

J''Oi,o*amp.const 
J-'O/fsamp.consf 



2 3 ¥ S e 7 e 9 iO tf 12 13 -/¥ 

Fig. 42. 



Zone, sondern eine unregelmäßige Aufeinanderfolge von hellen und 
dimkeln Stellen. Der Durchgang des Stromes durch den Lichtbogen 
in der kritischen Zone ist diskontinuierlich. Wurde bei derselben großen 
Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Spiegels ein Kohlebogen oder 
ein Bogen, dessen Elektroden aus kohlenstoffhaltigem Eisen bestanden, 
bei einer Bogenlänge von 1,5 mm betrachtet,, so konnte keine Diskonti- 
nuität in der Leuchterscheinung festgestellt werden, sondern das Bild 
war wie das im vorigen Paragraphen für höhere Bogenlängen beschriebene. 
Die Diskontinuität des Stromdurchgangs in der kritischen Zone im reinen 
Metalllichtbogen wurde außerdem noch mit dem Elektroradiophon von 
Tommasina^) festgestellt. Bei reinen Metallen tönte das Telephon des 
Elektroradiophons, wenn die Bogenlänge kleiner als 3 mm war und 



^) Monasch, Dissertation Darmstadt, 13.7.1903. 



Sprechender Lichtbogen. 83 

diskontinuierliche Entladungen im Bogen stattfanden; brannte der Licht- 
bogen bei denselben kleinen Elektroden distanzen jedoch zwischen kohlen- 
stoffhaltigen Elektroden, so blieb das Telephon stumm. 



in. Gleichströme und Wechselströme 
im Lichtbogen. 

A. Im Oleiclistroiiiboi^en fllefsende TFeeliselfltrliine. 

a) Wechselstrom durch äußere Stromquelle dem Gleichstrom aufgelagert. 

§ 38. Sprechender Lichtbogen. 

Im Jahre 1898 machte H. Th. Simon^) eine interessante Ent- 
deckung. Über die näheren Umstände derselben äußert er sich fol- 
gendermaßen 2) : 

„Im Jahre 1898 arbeitete ich im Erlanger Physikalischen Institute 
mit einer Bogenlampe und beobachtete, daß jedesmal, wenn in einem 
benachbarten Zimmer ein Induktorium in Gang gesetzt wurde, die 
Bogenlampe ein eigentümlich knatterndes Geräusch hören ließ. Ich 
glaubte bei dieser Erscheinung zunächst, ein Reagens auf elektrische 
Schwingungen gefunden zu haben. Als ich der Sache aber näher auf 
den Grund ging, fand sich, daß die Leitung, welche die Lampe speiste, 
derjenigen, die zum Induktorium führte, auf einer kleinen Strecke 
parallel lief. Durch die Unterbrechimgen des Induktoriums wurden so 
in dem Lampenstromkreise Induktionsströme hervorgerufen, die sich 
über dem Gleichstrom des Lichtbogens lagerten und das erwähnte 
Geräusch verursachten. Es fiel mir dabei auf, daß die akustische 
Wirkung relativ laut war, obwohl die Induktionswirkimgen nicht allzu 
intensiv sein konnten. Denn die induzierenden Leitungen liefen, 10 bis 
15 cm von einander entfernt, nur auf einer kurzen Strecke neben ein- 
ander her; auch waren die Primärströme im Induktorium nicht allzu 
stark. Kurz, die Stärke der akustischen Wirkungen im Verhältnis zu 
der Stärke der sie erzeugenden Stromstöße führte mich auf den Ge- 
danken, Mikrophonströme über den Lichtbogen überzulagern, um • die 
entsprechenden Schall wirkimgen zu erzielen. Und der Versuch gelang. 

Die schließliche Anordnung zeigt Fig. 43. 

Die eine Windungshälfte des Transformators T wird von dem 



1) Simon, Wied. Ann. 64, p. 233, 1898. 

2) E.T.Z. 22, p. 510, 1901. 



84 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



Bogenlampenstrom, die andere von dem Mikrophonstrome durchflössen. 
Dann hört man aus dem Lichtbogen alles in das Mikrophon Gesprochene 
mit unveränderter Klangfarbe wieder herausschallen. Wenn man die 
Bedingungen richtig wählt, läßt sich die Lautstärke so steigern, daß 
man in dem elektrischen Lichtbogen ein laut sprechendes Telephon 
bester Art besitzt, dessen größter Vorzug das Fehlen jeglicher trägen 
Masse ist." 

Gleichgültig, ob in das Mikrophon hinein gesprochen, gepfiffen, 
gelacht, oder Piston geblasen wird, der Lichtbogen gibt die Töne 
getreulich in Klangfarbe wieder. Bei der richtigen Anordnung so 
laut, daß in einem Auditorium von 500 Plätzen jedermann von seinem 



MA/WVV 1 




föööööööö"! 



Fig. 43. 



Platze aus die Töne im Bogen hören kann. Die Erklärung dieser 
eigentümlichen Erscheinung läßt sich nach Simon folgendermaßen 
geben. 

Die über den konstanten Gleichstrom gelagerten schnellen Strom- 
änderungen erzeugen in dem Lichtbogen analoge Schwankungen der 
Joule sehen Wärme und bewirken dadurch entsprechende Schwankungen 
des Flammenbogenvolumens, welch letztere sich in die umgebende Luft 
als Schallwellen ausbreiten müssen. Simon hat die Größenordnung 
der Stromstöße, die bei der Tonbildung eine Rolle spielen, gemessen 
und unter gewissen annähernden Annahmen über die Konstanten der 
Lichtbogengase, sowie das Volumen des Bogens eine Größenordnung der 
bei jedem solchen Stromstoße hervorgebrachten Temperaturschwankung 
berechnet, die sich zu 0,3^ ergab. Es ließ sich hieraus weiter die 
Größenordnung der Volum- und Dichteschwankungen berechnen, welche 



Sprechender Lichtbogen. 85 

sich mit den bei Schallwellen gemessenen Schwankungen in guter Über- 
einstimmung fand. 

Auf derselben Anschauung beruht eine Folgerung, die F. Braun^) 
gezogen hat. Er machte darauf aufmerksam, daß man die Intensität 
der Wärmewirkung beliebig steigern kann. Denn die Joule sehe Wärme 
ist bekanntlich proportional i^w, wobei i die Stromstärke und w der 
Widerstand ist. Läßt man nun ^ den Strom um eine kleine Größe di 
wachsen, so wird die Joule sehe Wärme jetzt: 

(i + di)8 . w = i^w + 2 i di • w + (di)» w. 

Mit anderen Worten, der Zuwachs an J o u 1 e scher Wärme ist nicht 
nur proportional dem übergelagerten Stromzuwachs di, sondern auch 
dem ursprünglichen Strome i. Je stärker man also den Bogenlampen- 

pA/WWWWt. 



(m 



I 






Fig. 44. 

Strom wählt, desto lauter wird unter sonst gleichen Umständen der 
Lichtbogen sprechen. Wie Simon experimentell zuerst mit einfachen 
Mitteln feststellte, trifft diese Braun sehe Voraussage tatsächlich zu. 

Als Geber empfiehlt sich ein Körnermikrophon (Mix & Genest), 
das sehr empfindlich ist und die Annehmlichkeit besitzt, daß die Mikro- 
phonkapsel auswechselbar ist. Die Übertragung der Mikrophonströme 
auf den Lampenstrom muß möglichst rationell gemacht werden. Simon 
hat unter Berücksichtigung der für die Telephonie maßgebenden Gesichts- 
punkte die Spulen des von ihm verwendeten Transformators berechnet 
und gute Wirkungen mit denselben erzielt^). 

Eine einfachere Schaltung gab R u h m e r 3) an (Fig. 44). Die 
Ruhm ersehe Schaltung macht einen Transformator überflüssig. Eine 
besondere Mikrophonbatterie ist auch nicht notwendig, da eine Ab- 
zweigung des Bogenlichtkreises das Mikrophon speist. 



') F. Braun, Wied. Ann. 65, p. 358, 1898. 

2) H. Th. Simon, Phys. Zeit. 2, p. 253, 1901. 

3) E. Ruhmer, E.T.Z. 22, p. 197, 1901. 



86 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



Die durch die Widerstands änderungen im Mikrophon hervor- 
gerufenen Stromschwingungen sollen nur in die Bogenstrecke gelangen, 
nicht auch in die Batterieleitimg. Daher legt man in den Batteriehaupt- 
stromkreis Spulen von hoher Selbstinduktion D, welche dem Gleich- 
strom der Batterie kein Hindernis bieten, die Mikrophonströme jedoch 
nicht passieren lassen. 

Eine andere Schaltung gab Duddell i) an Fig. 45. 

Diese Schaltung imterscheidet sich besonders dadurch von den 
vorigen, daß hier ein Kondensator zwischen sekundäre Spule des Trans- 
formators und den Lichtbogen geschaltet ist. Der Kondensator verwehrt 
dem den Bogen speisenden Gleichstrom der Dynamomaschine den Ein- 




AAMAAA- 



'mm^ 



Fig. 45. 

tritt in die Transformatorspule ; die Drosselspule L verwehrt den Mikro- 
phonströmen den Eintritt in das Netz, das den Bogen speist. Simon 
imd Reich haben gezeigt, daß die Duddell sehe Schaltung überflüssig 
ist, wenn der Lichtbogen von einer Akkumulatorenbatterie gespeist wird. 
Der Wert der Du ddel Ischen Schaltung liegt in ihrer Verwendung bei 
Speiseleitungen, die an sich schon eine hohe Selbstinduktion enthalten, 
also wenn man den Bogen von einer Dynamomaschine speisen läßt. 

Die Kapazität des Kondensators darf nicht kleiner als 5 Mikro- 
farad sein, wenn das System gut arbeiten soll. Schließlich sei noch 
eine Schaltung erwähnt, die von Reich, Ruhmer und Simon erdacht 
ist und wohl die vollkommenste sein dürfte. (Fig. 46.) 

Die Erfinder der Schaltung zweigen den Mikrophonkreis vom 
Lampenstrome ab, über eine Strecke, die so großen Widerstand R ent- 
hält, daß der Spannungsabfall auf ihr etwa 4 Volt beträgt. Gleichzeitig 
schalten sie in diesen Zweig eine Selbstinduktion L ein, damit die 
Mikrophonwechselströme in den Bogen gehen imd nicht in den Kreis 
der Dynamomaschine. 



1) Duddell, The Elect. 46, p. 269, 1900. 



Sprechender Lichtbogen. 



87 



Die Lautwirkung des Lichtbogens nimmt mit der Bogenlänge zu, 
da dadurch das Volumen der Glashülle, welche die Töne erzeugt, 
vermelirt wird. Man verwendet zu diesen Versuchen zweckmäßig Licht- 
bogen bis zu 10 cm Länge, die zwischen salzgetränkten Dochtkohlen 
(z. B. EfFektkohlen) erzeugt werden. 




Fig. 46. 

Eine interessante Anwendung der sprechenden Bogenlampe machte 
noch Simon, indem er durch eine zweckmäi3ige Schaltung die Mikro- 
phonströme über den Erregerstrom einer Dynamomaschine lagerte. Da- 
durch oscilliert die elektromotorische Kraft der Dynamomaschine genau 



jMNHSim-®- 



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Fig. 47. 

den Mikrophonschwankungen entsprechend und sämtliche Bogen- 
lampen am Netz sprechen das nach, was man in das Mikrophon an 
der Dynamomaschine hineinspricht. 

Duddell ^) suchte festzustellen, welche Stromänderung erforderlich 
ist, damit der Lichtbogen noch einen deutlich vernehmbaren Ton von 



i) Duddell, I.e. 



gg Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

sich gibt. Nach Fig. 47 wurde der Strom aus einer Wechselstrom- 
maschine für hohe Frequenz W, auf den Gleichstrom aus der Batterie E, 
welche den Bogen B speiste, aufgelagert. Der Strom der Wechsel- 
strommaschine fließt durch das Dynamometer D, an dem seine Stärke 
bestimmt werden kann, durch den Kondensator C in den Lichtbogen. 
Der Gleichstrom wird durch den Kondensator C verhindert in die 
Wechselstrommaschine zu fließen. Es ergab sich, daß bei einem 10 Am- 
pere Gleichstrom Lichtbogen von 3 — 5 mm zwischen Homogen- oder 
Dochtkohlen ein deutlich vernehmbarer Ton entsteht, selbst wenn ein 
Wechselstrom von Yiooo Ampere bei einer Periodenzahl von 50 bis 
4000 pro Sekunde dem Gleichstrom aufgelagert wird. Die Töne wurden 
erst bei 30 000 Wechseln pro Sekunde unhörbar. 



§ 39. Telephonie ohne Draht. 

Eine wichtige Anwendung findet die sprechende Bogenlampe 
in der Telephonie ohne Draht. 

Der erste, der ohne Draht telephoniert hat, war Graham Bell 
im Jahre 1880. Seine Anordnung gestattete eine Verständigung bis zu 
250 m. Die Grundlage seines Prinzips bildet das Verhalten des Selens 
dem Licht gegenüber. Wird eine Selenzelle von Lichtstrahlen getroffen, 
so verkleinert sie ihren elektrischen Widerstand. Graham Bell sprach 
gegen eine versilberte Membran, die beim Sprechen verschiedene Krüm- 
mungen machte. Ließ er intensives Licht auf die Membran fallen, so 
wurde die Konvergenz und Divergenz der von der Membran reflektierten 
Lichtstrahlen geändert. Wurden die Lichtstrahlen auf eine Selenzelle 
gerichtet, in deren Kreis sich ein Element und ein Telephon befand, 
so wurde die Selenzelle von Licht verschiedener Intensität bestrahlt, 
reagierte also auf die Belichtungsänderungen durch Widerstandsände- 
rungen, diese riefen Stromänderungen im Telephonkreis hervor, welch 
letztere im Telephon in Töne umgewandelt wurden. 

Viel stärkere Wirkungen lassen sich erzielen, wenn man anstatt 
der Bell sehen Membrane die sprechende Bogenlampe als Lichtstrahlen- 
sender benutzt; Simon verwendete sie zuerst mit großem Erfolg. 
Bei seiner sprechenden Bogenlampe entsprechen den Änderungen in 
der Stromstärke, wenn dem Gleichstrom ein Mikrophonstrom über- 
gelagert wird, auch analoge Änderungen der Intensität des ausge- 
strahlten Lichts. Das von der Bogenlampe ausgehende „Sprechende 
Licht" kann durch Scheinwerfer auf große Entfernungen übertragen 
werden und auf eine Selenzelle konzentriert werden. Die Selenzelle, 
die Simon im Jahre 1901 verwendete, ist von Clausen und v. Bronk 
in Berlin hergestellt; in der Dunkelheit hat sie einen Widerstand 



Telephonie ohne Draht. 



89 



von 18000 Ohm, im diffusen Tageslicht jedoch nur 9000 Ohm Wider- 
stand. 

In demselben Jahre erhielt Ruhm er gute Lautwirkimgen mit 
einer Selenzelle, welche noch empfindlicher als die von Simon ver- 
wendete war. Die neue Zelle hatte im Dunkeln einen Widerstand von 
10000 Ohm, der bei Belichtung auf ungefähr 1000 Ohm zurückging. Es 
gelang ihm auf eine Entfernung von 60 m ohne Draht fernzusprechen. 
Alsdann beschäftigte sich Ruhme r mit der Frage der Verbesserung 
der Empfindlichkeit der Selenzellen und verwendete seine neuen Selen- 
zellen zu wohlgelungenen Versuchen. Es gelang ihm nämlich im Sommer 
1902*) auf eine Entfernung von 7 km ohne Draht fernzusprechen. Die 
Anordnungsskizze einer solchen Anlage zeigt Fig. 48. 




Fig. 48. 



Die Sendestation ist A. In das Mikrophon wird gesprochen. Die 
Stromvibrationen werden durch den Transformator T dem Bogenstrom 
aufgelagert, der Bogen spricht und sendet Lichtstrahlen verschiedener 
Intensität aus. Diese Lichtstrahlen werden in dem Parabolreflektor 
parallel gemacht und in die Ferne gesendet. Der Krater muß 
in den Brennpunkt des Parabolspiegels eingestellt werden. Auf der 
Empfangsstation B befindet sich ein nach allen Seiten leicht dreh- 
barer Parabolspiegel, in dessen optischer Achse sich die von Ruhm er 
erzeugte cylinderförmige Selenzelle S befindet. Die ankommenden Licht- 
strahlen werden durch den Spiegel auf die Selenzelle S konzentriert, 
rufen in ihr Widerstandsändenmgen hervor, welche letztere in dem 
Telephonkreis Stromschwankungen imd im Telephon Töne erzeugen. 

Nach einer Erfahrimg von Ruhm er ist zur Speisung des Licht- 
bogens Akkumulatorenstrom dem einer Dynamomaschine vorzuziehen. 
Bei letzterer summt der Lichtbogen beeinflußt durch den Kollektor der 
Dynamomaschine und dies Summen überträgt sich auch auf das Telephon 



1) Ruhmer, E.T.Z. 23, p. 859, 1902. 



90 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

der Empfangsstation. Das Gelingen der Übertragung der Sprache auf 
so weite Entfernung hängt nicht nur von der Amplitude der Mikrophon- 
schwankung und der rationellen Überlagerung derselben über den Speise- 
gleichstrom der Lampe ab, sondern auch von der Betriebsstromstärke 
der letzteren, von der Genauigkeit des Parabolspiegels, von dessen 
guter Einstellimg, von der Sichtigkeit der Luft, von der Größe des 
Empfangsreflektors, von der Empfindlichkeit der Selenzelle und von 
der richtigen Wahl der zur Zelle passenden Batteriespannung. 

Der Dunkelwiderstand der Ruhm er sehen Zelle betrug 120000 Ohm; 
bei Beleuchtimg mittels einer 16 kerzigen Glühlampe aus nächster Nähe 
sank er auf 1500 Ohm. Während die früher benutzten Zellen 12 bis 
24 Stunden brauchten, um nach einer intensiven Belichtimg auf ihren 
Dunkelwiderstand zurückzugehen i), vollzieht sich dies bei der von 
Ruhme r bei diesen Versuchen verwendeten empfindlichen Zelle inner- 
halb mehrerer Minuten. 

Die Selenzellen reagieren nicht auf alle Wellenlängen des sicht- 
baren Lichts gleichmäßig. Es ist daher auch in dieser Richtung beim 
Versuchen zweckmäßig zu verfahren. 

Man könnte meinen, daß die Lichttelephonie nur bei Dunkelheit 
möglich sei. Die Ruhm er sehen Versuche gelangen auch bei Tages- 
helle. Nur darf die Sonne nicht direkt in den Empfangsspiegel der 
Empfangsstation hineinscheinen; in diesem Falle muß man durch einen 
Schirm die Sonnenstrahlen abhalten. Bei Nebel gelang Ruhm er am 
8. Juli 1902 ein Fernsprechversuch auf 3,8 km, bei starkem Regen am 
7. Juli 1902 auf 1,6 km. 

Will man diese Versuche über Telephonie ohne Draht einer Hörer- 
schaft in einem Saale demonstrieren, so würde das Sprechen der Bogen- 
lampe sehr störend sein. In diesem Falle empfiehlt sich die Anwendung 
der Arons sehen Quecksilberbogenlampe. Dieselbe liefert einen Licht- 
bogen zwischen Quecksilberelektroden im luftleeren Raum. Die Strom- 
schwankungen des Mikrophons werden dem Quecksilberlichtbogen in der 
oben beschriebenen Weise aufgelagert; sie erzeugen Lichtschwankungen, 
die sich durch den luftleeren Raum ins Freie fortpflanzen. Schallwellen 
entstehen in dem luftleeren Raum aber nicht, man wird also die Lampe 
nicht sprechen hören. 

§ 40. Photographophon. 

Eine andere Anwendung der Lichtintensitätsänderung des sprechen- 
den Lichtbogens machte Ruhmer^). Er ließ auf einer schnell bewegten 
photographischen Platte die Lichtintensitätsänderungen des sprechenden 

Phys. Zeit. 2, p. 339, 498, 1901. 



i 



Lauschender Lichtbogen. 



91 



Lichtbogens sich aufzeichnen. Dann zieht er diese Platte vor einer 
empfindlichen Selenzelle vorbei, wobei er die Selenzelle durch die Platte 
hindurch belichtet. In einem an die Selenzelle angeschlossenen Telephon 
hört man dann das auf der Platte verzeichnete Gespräch. Ruhm er 
nennt seinen photographischen Phonographen Photographophon. 



b) Wechselstrom durch Schallwellen hervorgerufen. 

§ 41. Lauschender Lichtbogen. 

Wie so häufig in der Physik Ursache und Wirkung sich umkehren 
lassen, erwartete auch Simon, daß die Schallwellen, die man über 
einen Lichtbogen hingehen ließe, Yolumänderungen desselben hervorrufen 



vm^ 



hw 



Fig. 49. 



würden, daß diese Volumänderungen wiederum Stromschwankungen im 
Lampenstromkreise zur Folge haben müßten, welch letztere, auf ein 
Telephon übertragen, als Töne gehört werden müssen; und in der Tat 
gelang Simon dieser Versuch. Die Schaltung in der Duddelschen 
Modifikation zeigt Fig. 49. 

Parallel zum Lichtbogen ist ein Telephon angeordnet, in dem sich 
die durch Beeinflussung des Lichtbogens erzeugten elektrischen Strom- 
wellen wieder in Schallwellen umsetzen. Die Drosselspulen L ver- 
hindern das Eintreten der Stromwellen in den Speisekreis des Licht- 
bogens, der Kondensator C verhindert das Eintreten des speisenden 
Gleichstroms in das Telephon. Wir haben also hier im Lichtbogen ein 
von seinem Entdecker „lauschender Bogen" genanntes Mikrophon. Jede 
Art von Geräusch wird durch den Lichtbogen, der sich wie eine Mem- 
brane verhält, in Stromwellen umgewandelt. Ist das Telephon ein laut- 
sprechendes, so kann man z. B. die in einem anderen Zimmer in den 
Bogen geblasene Melodie eines Pistonstückes laut hören. Um ganz 
starke Lautwirkungen zu erhalten, muß man die Schallwirkungen auf 



92 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

den Lichtbogen konzentrieren. Man bringt ihn in die parabolische 
Höhlung eines Blocks aus feuerfestem Material und konzentriert die 
Schallwellen vermittels eines Schalltrichters auf die Höhlung. 



§ 42. Anwendung und Erklärungen. 

West^) kombinierte die sprechende Bogenlampe mit der lauschenden 
Bogenlampe derart, daB er zwei Lampen hintereinander schaltete. Was 
in die eine Lampe gesprochen wurde, gab die andere laut kund. Wir 
haben hier also eine Femsprechanlage ohne Telephon und ohne Mikro- 
phon. Bei dieser Anordnung leidet die Lautstärke ein wenig; das 
Sprechen der Lampe ist immerhin noch gut vernehmbar. 

Eine andere Erklänmg des sprechenden und lauschenden Bogens 
sucht 0. Hartmann 2) zu geben. Der Lichtbogen stelle kein homogenes 
Ganzes dar, sondern sei aus einer gewissen Anzahl von Stromfäden zu- 
sammengesetzt, die sich wie elastische Bänder verhalten und magnetische 
Felder mit kreisförmigen Kraftlinien erzeugen. Jede auftretende Luft- 
welle wird diese Stromfäden vibrieren lassen, wobei sich die Kraftlinien 
der benachbarten Felder schneiden, indem naturgemäß die Verschiebungen 
der äußeren Schichten größer sind als die der inneren. Hierdurch 
werden in ihnen elektromotorische Kräfte erregt. Umgekehrt rufen Strom- 
wellen vermöge der abstoßenden Wirkung gleichgerichteter Kraftlinien 
Änderungen im Volumen des Lichtbogens und damit Lufterschütterungen 
hervor. 

Eine ähnliche Erklärung gibt Baumgardt^). Er erklärt die 
Vorgänge nach elektrodynamomaschinen Prinzipien dadurch, daß sich 
der Lichtbogen stets in dem magnetischen Felde der Erde befindet, 
wodurch er stets eine Ablenkung erfährt. Die Größe dieser Ablenkung 
ist der Stromstärke proportional, sodaß bei Oscillationen dieser Strom- 
stärke der Lichtbogen wie eine Membrane oscillieren muß. Nach 
Baumgardt müßte man mit dem Lichtbogen in stärkerem magnetischen 
Felde viel lautere Wirkungen erhalten. Die Versuche hierüber von 
Baumgardt, Simon, Reich konnten vorläufig diese Folgenmg nicht 
bestätigen. 



1) West, E.T.Z. 19, p. 391, 1898. 

3) 0. Hartmann, E.T.Z. 20, p. 369, 1899. 

3) E.T.Z. 22, p. 511, 1901. 



Musikalischer Lichtbogen. 93 

c) Wechselströme entstehen ohne äufiere Energiequelle. 

§ 43. Musikalischer Lichtbogen. 

Wie wir in § 5 gesehen haben, kann ein Gleichstrom- oder Wechsel- 
stromlichtbogen, der auf kurze Zeit auf irgend eine Weise ausgelöscht 
worden war, unter bestimmten Bedingungen sich von selbst wieder ent- 
zünden. Läßt man unter geeigneten Verhältnissen diese Auslöschungen 
und Entzündungen des Lichtbogens rasch hintereinander erfolgen, so 
müßte man nach Fitzgerald durch solche häufigen Unterbrechungen 
eines Gleichstromlichtbogens Stromimpulse von hoher Periodenzahl "er- 

T 
I 
I 




Fig. 50. 

halten können. Duddell imtersuchte von diesem Gesichtspunkte aus 
einen Gleichstromlichtbogen, der mit Hilfe eines Magnets ausgelöscht 
wurde. Da diese Unterbrechungen aber imregelmäßig waren, kam er zu 
keinem Resultate. Er schaltete hierauf einen Kondensator von 5 Mikro- 
farad (s. Fig. 50) dem Bogen parallel und beobachtete zu seinem großen 
Erstaunen, daß der Gleichstromlichtbogen von Wechselströmen durch- 
flössen war, ohne daß er etwa, wie bei den früheren Versuchen, durch 
eine äußere Energiequelle ausgelöscht worden war. Sowie Duddell 
den Kondensator dem Bogen parallel schaltete, gab der Bogen einen Ton 
von sich. Der Kondensator konnte natürlich nur vermittels Leitungs- 
drähten dem Bogen parallel geschaltet werden; denselben kam eine 
kleine Selbstinduktion zu. Drehte man die Drähte zusammen, um ihre 
Selbstinduktions Wirkungen zu beseitigen, so verschwand der Ton im 
Lichtbogen. Bei Trennung der Drähte trat der Ton wieder auf. Schaltete 
man eine Spule mit Selbstinduktion in den Kondensatorkreis ein, so 
wurde der Ton stärker. Duddell nennt diesen Lichtbogen, der von 
einer völlig konstanten Gleichstromquelle gespeist und gegen jede 
äußere Störung geschützt, infolge des parallel geschalteten Kreises 
mit Kapazität und Selbstinduktion von oscillatorischen Strömen 



94 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

durchflössen ist und daher Töne erzeugt, den musikalischen Licht- 
bogen. 

Die Höhe des Tones ist durch die Periodenzahl des in dem Konden- 
satorstromkreis fließenden Wechselstromes bedingt. 

Bedeutet R den Widerstand des Kondensatorstromkreises, L seinen 
Selbstinduktionskoeffizienten, C die Kapazität des Kondensators in Farad, 
so ist die Periodenzahl v des in dem Kondensatorkreise fließenden 
Wechselstromes angenähert dargestellt durch die Beziehung: 



,=J_l/_i 5L (1) 

271 F LC 4L2 



Man verwendet verhältnismäßig dicke Drähte zum Anschluß des 
Kondensatorkreises, sodaß der Ohmsche Widerstand R sehr gering ist. 
Unter dieser Bedingung kann man das zweite Glied unter der Wurzel 
in Formel 1 vernachlässigen und erhält somit für die der Höhe des 
erzeugten Tones proportionale Periodenzahl des Wechselstromes die Be- 
ziehung: 

^-H^ ''' 

Die Dauer einer Schwingung T ist, wenn in einer Sekunde v Schwin- 
gungen stattfinden, 

T = -f (3) 

also 

T = 2 7iJ/lTc: (4) 

Wertheim-Salomonson 1) findet, daß die Periodenzahl auch von 
der Gleichstromstärke abhängt. Beträgt also im Kondensatorkreis die 
Selbstinduktion L Henry und die Kapazität C Farad, so entsteht im 
Lichtbogen ein ganz bestimmter Ton; und zwar entstellt dieser Ton 
nur bei dieser Größe der Selbstinduktion und der Kapazität. Ändert 
man nun die Größe der Selbstinduktion oder der Kapazität, so muß 
sich auch der Ton im Lichtbogen ändern. Duddell ordnete eine Reihe 
von Kondensatoren an, in der die Kapazitäten so berechnet waren, daß 
die bei der jeweiligen Einschaltung eines Kondensators entstehenden 
Periodenzahlen den Tönen einer Oktave entsprachen. Diese Konden- 
satoren wurden mit einer Tastatur verbunden, wodurch Melodien auf 
dem Lichtbogen gespielt werden konnten. Wir haben hier also in der 
Tat ein Lichtbogenklavier. 



1) Wertheim-Salomonson, Ecl. El. 34, p. 202, 1903. 



Erzeugung von hochperiodigem Wechselstrom niedriger Spannung. 95 



§ 44. Erzeugung von hochperiodigem Wechselstrom niedriger 

Spannung. 

Der Duddellsche Versuch zeigt also, daB ein von Gleichstrom 
gespeister Lichtbogen, dem ein Kondensator und eine Selbstinduktions- 
rolle in Hintereinanderschaltung parallel geschaltet sind, als Umformer 
wirkt und Wechselstrom erzeugt. Die Periodenzahl des Wechselstromes 
kann in weiten Grenzen durch Veränderung der Kapazität imd der 
Selbstinduktion verändert werden. Es ist gelungen, auf diese Weise 
Wechselstrom von 30 000 — 40 000 Perioden aus Gleichstrom zu er- 
zeugen. 

Wir haben demnach im Gleichstromlichtbogen ein Mittel, Gleich- 
strom in Wechselstrom von hoher Periodenzahl und niedriger 



.ßmm 




L-0 



Fig. 51. 



Spannung zu verwandeln. Bekanntlich erzeugte Tesla Wechsel- 
ströme von hoher Periodenzahl und hoher Spannimg. 

Über die quantitativen Verhältnisse bei einer solchen Umformung 
gibt ein Versuch von Peukert^) Aufschluß. Bei der Peukertschen 
Anordnung, Fig. 51, bedeutet Aj ein Gleichstromamperemeter, Ag ein 
Hitzdrahtamperemeter, mit welchem die Stärke des Wechselstromes ge- 
messen wurde, W ein Weston-Voltmeter für Gleichstrom, welches an 
den Klemmen des Bogens lag, und C ein Cardew-Voltmeter für Wechsel- 
stromspannungen. 

War der Kondensatorkreis offen, so zeigte das Cardew-Voltmeter 
übereinstimmend mit dem West on-Instrument 36 Volt an. Der Gleich- 
strom, von A, gemessen, beträgt 6 Ampere, die Kapazität des Konden- 
sators betrug 7,7 Mikrofarad. Wurde der Kondensatorkreis geschlossen, 
so trat der Ton ein, das Amperemeter Ag zeigte 17 Ampere, das Weston- 



') Peukert, E.T.Z. 22, p. 467, 1901. 



96 ^Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

Voltmeter 55 Volt, das Garde w -Voltmeter 68 Volt. Die Spannung am 
Lichtbogen war von 36 Volt auf 55 Volt gestiegen. Die Spannung, welche 
das Cardew -Voltmeter anzeigt, ist die Resultante aus der mit dem 
Weston-Instmment gemessenen Gleichstromspannung und einer Wechsel- 
stromspannung. Diese Wechselspannung läBt sich berechnen nach den 
in der Wechselstromtechnik üblichen Methoden. Die Gleichstrom- 
spannung sei Ci, der Momentanwert der Wechselspannung sei et, der 
Maximalwert derselben sei eQ, T ist die Dauer einer Periode, t die 
Abscisse der Zeit, die zu der Ordinate et gehört, v = Periodenzahl pro 
Sekunde. 

Dann ist 

6^ = eo sm — = — = Co sm 2 71 1/ 1. 

Der Momentanwert der aus der Gleichstrom- und Wechselstrom- 
spannung resultierenden Spannung sei E, dann ist 

E = ej 4- eo sin 2 71 V t 

für die erste halbe Periode und 

E = ei — eo sin 2 71 r t 

für die zweite halbe Periode. 

Die vom Gardew-Voltmeter angezeigte Spannung ist eine effektive, 
d. h. ihr Quadrat ist gleich dem Mittelwert aus den Quadraten der 
Momentanwerte während einer Periode. Das Gardew-Voltmeter gebe 
die Spannung Ec an. 

Während der ersten halben Periode ist der Mittelwert der Quadrate 
der Momentan werte : 

2 f 2 4 e2 

^ • \ (ei 4- eo sin 2 71 r t)' dt = Qj^ -{ e, Oq 4- -|- • 

Während der zweiten halben Periode: 



T 

C 4 

• I (ei — Co sin 2 71 y t)' dt = e^^ Oj eo ■■{- 

J T ^ 



Während einer ganzen Periode ist also 



V = e.' + 4 



Uns interessiert der Effektivwert der Wechselspannung. Er sei e. 



Erzeugung von hochperiodigem Wechselstrom niedriger Spannung. 97 

Zwischen ihm und der maximalen Wechsel Spannung besteht die Be- 
ziehung: 



Also ist: 



^ ~ 2 



E^' = ei2 + e«. 



Wir kennen nun Ec durch die Angabe des Cardew-Voltmeters, 
e| durch die Angabe des Weston-Voltmeters. Also ist 

e = ^^E7^^^ 

Für unseren Fall 

e = »^682 — 553 = 40 Volt. 

Die Wechselstromspannung ist also niedriger als die Gleichstrom- 
spannung. Dagegen ist die Wechselstromstärke höher als die des Gleich- 
stromes. Will man die Periodenzahl des Wechselstromes berechnen, so 
könnte man Formel (2) in § 43 anwenden, wenn der Selbstinduktions- 
koeffizient des Kondensatorkreises bekannt ist. In dem Peukertschen 
Versuch war derselbe nicht bekannt; Peukert berechnete daher die 
Periodenzahl auf folgende Weise. 

Wenn man von den Spannungsverlusten in den Zuleitungsdrähten 
des Kondensatorstromkreises sowie im Hitzdrahtinstnunent absieht, so 
herrscht am Kondensator dieselbe Wechselspannung wie im Bogen, 
nämlich 40 Volt. Es ist nun der Ladestrom Jq des Kondensatorstromes 
bekannt = 17 Ampere, sovsrie die Kapazität des Kondensators C = 
7,7 Mikrofarad. Es gilt die Beziehung: 

J<, = 2 71 »^ . C • e, 
woraus folgt: 



J< 



27iCe 

17 



= 8788. 



2.71.7,7.10-^.40 

Der entstandene Wechselstrom hatte also eine Periodenzahl von 
8788 pro Sekunde. 

Die Wechselströme hoher Periodenzahl werden in metallischen 
Leitern anders fortgeleitet als Wechselströme niedriger Periodenzahl. 
Diese Erscheinungen dürften aus den Tesla sehen Versuchen bekannt 
sein. Solche Ströme fließen vorwiegend an der Oberfläche der metallischen 
Leiter, sodafl ein metallischer Leiter für diese hochperiodigen Ströme 
einen viel größeren Widerstand zu haben scheint als für niederperiodige 
Monasch. 7 



98 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



Wechselströme. Nach Stefan*) beträgt in einem Eisendralite von 4 mm 
Durchmesser die Widerstandserhöhung bei 250 Perioden 48 7o> t)ei 
500 Perioden 100 % des wahren Wertes. Diese hochperiodigen Ströme 
werden hauptsächlich an der Oberfläche des metallischen Leiters fort- 
geleitet. Peukert führte einen Versuch mit hochperiodigem Wechsel- 
strom niedriger Spannung aus, der auch für Tesla- Ströme gelingt. 

Er schaltete in den Kondensatorstromkreis einen 3 mm dicken, 
80 cm langen Eisendr aht ein, der zu einem Bügel gebogen war (Fig. 52). 
Der Eisendrahtbügel war durch Glühlampen überbrückt, welche hell 
brannten, sobald der Kondensatorstromkreis geschlossen wurde. Der 
Widerstand des Eisenbügels für Gleichstrom war 0,013 Ohm. Die 



-=^ 




Fig. 52. 



Lampen waren 10 Yoltlampen. Der Widerstand der Lampen ist be- 
deutend größer als der des Bügels, und doch fließt der hochperiodige 
Strom durch die Lampen. An den Enden des Bügels herrscht, wie das 
normale Brennen der Lampen zeigt, eine Spannimg von lOYolt; also 
hätte durch den Draht zur Erzeugung der gleichen Spannungsdifferenz 
ein Gleichstrom von 



10 



0,013 



= 769 Ampere 



geschickt werden müssen. 

Daß die Fortleitung dieses hochperiodigen Wechselstromes haupt- 
sächlich an der Oberfläche stattfindet, zeigte Peukert dadurch, daß er 
ein Eisenband über den Eisenbügel legte. Sofort verlöschten die Glüh- 
lampen. Das Eisenband, obwohl sein Widerstand größer als der des 
Bügels ist, hat eine größere Oberfläche als der Bügel. Der Versuch 
läßt sich auch mit einem Kupferband durchführen. 



1) Stefan, Wien. 99, Ha, p. 327, 1890. 



Messipig kleiner Induktionskoeffizienten nach Janet. 



99 



§ 46. Messmig kleiner Induktionskoeffizienten nach Janet. 

Janet ^) benutzte den musikalischen Lichtbogen, um schwache 
Selbstinduktionskoeffizienten zu messen, wenn die Kapazität C des Kon- 
densators bekannt ist. In Fig. 53 ist V ein Hitzdrahtvoltmeter zur 
Messung der Spannung e an den Klemmen der Spule, deren Selbst- 
induktionskoeffizient bestimmt werden soll. Jq ist ein Hitzdrahtampere- 
meter zur Messung der Stromstärke im Kondensatorkreise. Unter Ver- 
nachlässigung des Widerstandes der Spule (seine Berücksichtigung kom- 
pliziert das Resultat nur wenig), sowie unter Yernachlässigung der 
Selbstinduktion des übrigen Teiles • des Kondensatorstromkreises ist 



Jo = 



2nvL 



(1) 



==«üü} 




Fig. 5S. 



also 



In 


§44 


war 




nvC-e, 
J. 




Ce 


Di 


es in 


Formel 


(1) eingesetzt 
J.= 
L = 


, gibt: 

e»-C 
LJo 

o'-C 



L kann also aus zwei elektrischen Messungen bestimmt werden. 
Eine akustische Messung ist nicht notwendig. 

Diese Methode eignet sich besonders für Spulen mit dicken Drähten 
und geringem Widerstand, durch die starke Ströme geschickt werden 
können. 



1) Janet, C. R. 134, p. 452, 1902. 



100 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



Für Spulen mit dünnen Drähten kann man die Methode derart ab- 
ändern, daß man die Spule einem in den Kondensatorkreis eingeschal- 
teten induktionsfreien bekannten Widerstand parallel schaltet und den 
Strom in dem induktionsfreien Widerstand mißt. Dann ist e gleich dem 
Spannimgsyerlust im induktionsfreien Widerstand. 



§ 46. Tönerscheimingen von Hartmann. 

Andere Tönerscheinungen im Lichtbogen beschreibt 0. Hartmann*). 
Durchfließt der die Lampe speisende Gleichstrom die Niederspannungs- 
wicklung I eines Transformators (Fig. 54), so hört man bei großem Licht- 
bogen einen lauten Ton: 



-%B 



-•A 



1. Wenn man die Klemmen A und B der Hochspannungsspule 
durch einen Leiter erster oder zweiter Klasse verbindet. Besteht die 
Verbindungsstrecke zum Teil aus losen Partikelchen (Kohärer), so hängt 
die Klangfarbe von dem betreffenden Körper ab. 

2. Wenn man die eine der Klemmen A oder B zur Erde ableitet, 
und die andere isoliert läßt. 

3. Wenn man A und B mit den Klemmen eines Kondensators 
verbindet. 

4. Wenn man A mit der einen, B mit der anderen Hand berührt. 

5. Wenn man nur A oder B mit der Hand berührt. Dabei ist 
es ganz gleichgültig, ob man auf einem Isolierschemel steht oder nicht. 

Ein Ton entsteht nicht, wenn man bei Fall 5 die Klemmen A 
oder B mit Nichtleitern berührt. 

Auch ohne Benutzung der sekundären Spule II kann der Ton im 
Lichtbogen hervorgerufen werden, wenn man nämlich eine Metallhülse 



1) 0. Hartmann, E.T.Z. 20, p. 369, 1899. 



Bedingungen für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. 101 

über die primäre Spule schiebt. Der Ton des Bogens erhält einen 
metallischen Klang je nach der Natur des Metalls. Hülsen aus Isolier- 
stoffen zeigen keine Tonwirkungen; ebensowenig Metallhülsen, die der 
Länge nach aufgeschlitzt sind. Schaltet man in den Sekundärkreis 
Spulen, so entsteht der Ton. Die Stärke des Tones wächst mit der 
Anzahl der Windungen. 

Diese Erscheinungen lassen sich erklären, wenn man bedenkt, daß 
aus verschiedenen Gründen im normalen Gleichstromlichtbogen die Strom- 
stärke nicht absolut konstant ist, sondern mehr oder weniger großen 
rasch verlaufenden Änderungen imterworfen ist. So werden solche 
Änderungen durch Unregelmäßigkeiten in der Struktur der Kohlenstifte 
hervorgerufen, femer entstehen die Schwankungen des Stromes im Netze 
selbst, namentlich wenn viel Motoren vom Netze gespeist werden. Man 
kann häufig in solchem Falle in der Bogenlampe das Arbeiten benach- 
barter Motoren hören. 

Solche Stromschwankungen nun induzieren in benachbarten Leitern 
elektromotorische Kräfte. Diese letzteren wirken wieder selbst in- 
duzierend auf den primären Kreis zurück. Wenn nun diese Induktionen 
sich gut ausbilden können, falls z. B. die sekundäre Spule kurz ge- 
schlossen ist, oder Kapazität eingeschaltet wird, welche der Selbst- 
induktion der Spule, welche die Induktionsströme abdrosseln würde, 
entgegenwirkt, so muß die Rückwirkung auf den Lichtbogen besonders 
kräftig ausfallen. Da sich nun aus den Simon'schen und DuddelPschen 
Versuchen ergeben hat, daß jedem Wert des durch den Lichtbogen 
fließenden Stromes ein bestimmtes Volum der leitenden Hülle entspricht, 
welches bei schneller Veränderung des Stromes sich auch entsprechend 
verändert und Schallwellen erzeugt, so müssen auch die durch Induktions- 
wirkungen verstärkten Stromänderungen in unserm Falle in Töne um- 
gesetzt werden. 

§ 47. Bedingungen f är die Umwandlung von Gleichstrom 
in Wechselstrom. 

Duddell *) untersuchte die näheren Bedingungen, von welchen die 
Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom beim Lichtbogen ab- 
hängig ist. Es bedeutet in Fig. 55: E die Spannung und J die Strom- 
stärke der Gleichstromquelle, wenn kein Wechselstrom durch den Kon- 
densatorkreis fließt. Unter derselben Bedingung sei Ej die Spannung 
imd Jj die Stromstärke im Lichtbogen. R sei der Widerstand im 
Gleichstromkreise, einschließlich des Widerstands der Gleichstromquelle. 



') Duddell, 1. c, p. 313. 



102 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



r sei der Widerstand des Kondensatorstromkreises. ^Ej sei eine kleine 
Änderung der Lichtbogenspannung. ^i sei ein Strom im Kondensator- 
stromkreis, der von ^Ej während der Zeit ^t erzeugt sei. Femer sei 
angenommen, daß ^Ej und ^i nach Ablauf von ^t ihr Vorzeichen ver- 
ändern. 

SJi bedeutet die ^Ej entsprechende Änderung in der Lichtbogen- 
stromstärke. ^J bedeutet die entsprechende Änderung in der Strom- 
stärke des Batteriekreises. E sei konstant. 

Die dem Kondensatorstromkreis während der Zeit zugeführte 
Energie ist 

(El 4- dEi) (+ di) dt. 



iVWWV 



T 



! 



Fig. 56. 

Während des nächsten Zeitmoments hat, wie wir voraussetzten, 
8 E und 8 i eine andere Richtung, also Vorzeichen gewechselt. Während 
dieses Zeitmoments ist also die dem Kondensatorstromkreis zugeführte 
Energie 

(E, — (fEi)(--(fi)crt. 

Während einer Periode ist also die zugeführte Energie 
(El + cTE,) (4- di) dt + (El — cTEi) (— di) dt = 2 cTE, - di • dt. 

Während dieser Periode entstanden im Ohmschen Widerstände r 
des Kondensatorstromkreises die Verluste 

((fi)3.r.2.crt. 

Damit nun dem Kondensatorstromkreis während der Zeit 28 1 
Energie zugeführt werden kann, muß ^Ej.^i positiv sein; außerdem 
muß, damit nicht die zugeführte Energie im Ohmschen Widerstand ganz 
aufgezehrt werde, 

cficfEi>r(cri)2 
sein. Nun ist 

di — dJ = dJi 



Bedingungen für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. ^03 

und 

j__E-E, 



R 

(E war als konstant angenommen worden) 



also 

cTE, 



CTJ: 



R 






Soll nun Energie in den Kondensatorstromkreis geliefert werden, 

/TT? 

so muß —7-^ neffativ und numerisch kleiner als R sein. Die nächste 
(f J, 

Bedingung, daß genügend Energie zur Überwindung der Ohmschen 

Verluste in den Kondensatorkreis geliefert wird, ist: 

und da ^ i ^ Ej positiv ist, ist 

cfEi ^^' 
Die Bedingung wird also: 

Um die vorteilhafteste Energieabgabe in den Kondensatorstrom- 
kreis zu erhalten, muß man R sehr groß und r sehr klein machen. 

Wenn nun ^/R im Vergleich zu ^ vernachlässigt werden kann, dann 

geht die Bedingung über in 



cfJi 



>r. 



Wenn also — =^ negativ und numerisch größer als r ist, erhält 

der Kondensatorstromkreis bei sehr kurzen Schwingungen die nötige 
Energie, um die Ohmschen Verluste im Kondensator Stromkreis zu über- 
winden. Bei stärkeren Schwingungen werden wahrscheinlich kom- 
pliziertere, aber ähnliche Formeln die Bedingungen darstellen. 

Tatsächlich war nach den Beobachtungen von Frith und Rodgers ^) 



1) Frith und Rodgers, PhU. Mag. 42, p. 407, 1896. 



104 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

cf E 
der Wert ' bei Homogenkohlen stets negativ. (Bei Benutzung von 

O Vi 

Dochtkohlen war er stets positiv.) 

Bei einem 4 Ampere Gleichstromliclitbogen zwischen Homogen- 

kohlen war bei Duddell der Wert — ^r- = — 2 Ohm. Nun ist es 

cTJ, 

leicht, den Widerstand r des Kondensatorstromkreises kleiner als 2 Ohm 
zu machen; dann sind beide Bedingungen erfüllt, der Bogen muß tönen 
und Wechselstrom von hoher Periodenzahl erzeugen. Bei einem Ver- 
suche von Duddell zwischen Homogenkohlen und 3,5 Ampere Gleich- 
stromstärke versagten die Wechselstromschwingungen, als der Widerstand 
des Kondensatorstromkreises auf 2,4 Ohm erhöht wurde. 

Natürlich kann es noch andere Ursachen geben, welche den Ton 
im Kondensatorstromkreis vernichten. So kann die Energie im Kon- 
densatorstromkreise durch Hysteresis geschwächt werden, wenn man 
Eisen in eine Drahtspule im Kondensatorstromkreis einführt. 

§ 48. Summen. 

Beim Gleichstromlichtbogen hört man häufig ein summendes Ge- 
räusch. Nach den Beobachtungen von Hartmann (§ 46) lassen sich 
diese Geräusche daher erklären, daß die Reguliermechanismen Metall- 
hülsen und Spulen enthalten, die im Nebenschluß zum Hauptstrom liegen 
und in denen die kleinste vorkommende Stromänderung Ströme induziert, 
welche die Stromstärke des Hauptstroms verändern und dadurch Schall 
erzeugen. Die Schwankungen der Stromstärke können durch eine ein- 
geschaltete Selbstinduktion vermindert werden. Hartmann*) weist 
darauf hin, daß der übliche Beruhigungs wider stand, wenn er, was ja 
gewöhnlich zutrifft, Selbstinduktion hat, nicht nur die den Kohlen direkt 
zugeführte Energie regelt, sondern auch die Nebengeräusche vermindert. 

Trotter hat entdeckt, daß der summende Gleichstrom Lichtbogen 
rotiert und daß seine Stromstärke periodischen Schwankungen unter- 
worfen ist. Die Periode der Stromschwankungen ist der Tonhöhe des 
summenden Geräuschs sowie der Umdrehungszahl des rotierenden Bogens 
proportional. 

Duddell hat mittels Oscillograph diese periodischen Strom- 
änderungen aufgenommen (Fig. 56). Das Licht des positiven Kraters 
des summenden Lichtbogens beleuchtete die Spiegel des Oscillographen. 
Duddell 2) fand, daß das Licht und die Spannung im summenden Licht- 
bogen mit derselben Periode wie die Stromstärke sich verändern, sodaß 



1) 0. Hartmann, E.T.Z. 20, p. 369, 1899. 

2) Duddell, The Electr. 46, p. 271, 1900. 



Summen. J 05 

also im summenden Gleichstromlichtbogen die Rotationsgeschwindigkeit 
der Lichthülle, die Periode der Änderung der Stromstärke, der Spannung 
und des in einer Richtung ausgestrahlten Lichtes der Höhe des sum- 
menden Tones entsprechen. 

Bei Wechselstrom wird durch die periodischen Änderungen der 
Stromstärke an imd für sich schon ein Summen hervorgerufen. Jeder 
Stromstärke entspricht nämlich ein bestimmter Querschnitt der Gas- 
strecke des Lichtbogens, sodaß, wenn der Strom sich schnell verändert, 
der Querschnitt der GaSstrecke sich auch schnell verändert und Schall- 
wellen erzeugt. 

Görges*) weist nach, daß das Geräusch, das der Lichtbogen 
macht, in hohem Maße von der Stromkurve abhängig ist. „Durch die 
periodische Erwärmung und Ausdehnung der Kohlenspitzen imd der 

Spannung 



M///we 



Fig. 56. 

Atmosphäre zwischen ihnen werden Töne und Geräusche hervorgerufen. 
Bei sinusförmiger Kurve ist der Ton leise und musikalisch rein. Bei 
Kurven mit plötzlichen Änderungen treten Obertöne und unreine Neben- 
geräusche auf, die sich als ein mehr oder minder lautes Schnarren kund- 
geben. Je größer der Lichtbogen, die Stromstärke und die Periodenzahl, 
um so lauter sei das Brummen. Bei künstlich lang gezogenem Bogen 
ertönt es fast wie eine Trompete. Durch Glasglocken, die den Licht- 
bogen imigeben, wird es stark gedämpft, sodaß der Ton bei sinusartiger 
Stromkurve unmerkbar wird. Außer diesem für die Stromkurve charak- 
teristischen kontinuierlichen Brummen tritt hin und wieder ein anderes, 
weit mehr störendes Schnattern des Lichtbogens auf, das von der Kurven- 
form und von der Beschaffenheit der Kohlen abhängt. Es ist besonders 
häufig bei spitzen Kurven, weniger bei flachen, und tritt sehr selten bei 
sinusartigen Kurven auf. Mitunter findet man Kohlen, bei denen es 
überhaupt nicht wegzubringen ist, bei anderen Kohlen tritt es wieder 
gamicht auf, wenn auch die Stromkurve ungünstig ist." 



') Görges, E.T.Z 16, p. 549, 1895. 



106 Elektrische ErscheinungeD im LichtbogCD. 



§49. Zischen. 

Häufig hört man bei Bogenlampen mit offenem Lichtbogen starkes 
Zischen. Bei Lampen mit eingeschlossenem Lichtbogen tritt das Zischen 
nicht auf. Niaudet*) hatte bemerkt, daß die Potentialdifferenz an den 
Elektroden des zischenden Gleichstromlichtbogens kleiner sei, als wenn 
der Bogen unter denselben Yerhältnissen ruhig brennt. Als Gime^) in 
einem Stromkreis nur eine Gleichstromlampe eingeschaltet hatte, brannte 
dieselbe ruhig. Als er eine zweite Lampe der ersten parallel schaltete, 
machte sich lautes Zischen bemerkbar. Beim Parallelschalten einer 
dritten Lampe wiederholte sich das Zischen, aber weniger laut; jedesmal 
beim Parallelschalten einer weiteren Lampe trat das Zischen mit ver- 
minderter Stärke ein, bis es beim Einschalten der elften Lampe nicht 
mehr eintrat. Gime glaubte dieses Eintreten des Zisch ens einer Ver- 
minderung der Klemmenspannung der Lampen zuschreiben zu müssen, 
konnte aber diese Vermutung durch Versuche, die in diesem Sinne aus- 
geführt wurden, nicht bestätigen. Im Jahre 1886 fanden Groß und 
Shepard^), daß beim zischenden Kohlelichtbogen die Klemmenspannung 
bedeutend geringer sei, als beim ruhig brennenden. 

Lecher^) erklärte 1887 das Zischen des Gleichstromlichtbogens 
durch folgende Hypothese: „Wird der Strom zu stark (nähert man die 
Elektroden einander zu sehr), so geht die Entladung, wenn eine Stelle 
zu warm geworden, fortwährend sprungweise an andere kältere Stellen 
über, durch welches Hin- und Herspringen ein Ton entsteht, und zu- 
gleich durch Inanspruchnehmen der kälteren Partieen die Potential- 
differenz fällt." 

Luggin 5) bemerkt, daß das Zischen eintritt, wenn die Strom- 
dichte in der Anode einen gewissen Betrag (0,5 Ampere pro mm^) über- 
schreitet, daß dann der Krater die ganze Oberfläche am Ende der Kohle 
einnimmt, und dieses Zischen kann bei jeder Elektrodendistanz ein- 
treten, wenn nur die Stromstärke hoch genug ist. 

Die Frage des Zischens des Lichtbogens ist jedoch erst von Frau 
Ayrton^) 1899 aufgeklärt worden. Für ein und dieselbe Elektroden- 
distanz nahm sie eine Kurve auf, welche die Abhängigkeit von Spannung 
und Stromstärke darstellte (s. Fig. 7). Je größer die Stromstärke ge- 



>) Niaudet, C. R. 92, p. 711, 1881. 

2) Gime, Lum. El. 18, p. 556, 1885. 

3) Groß and Shepard, Proc. Amer. Acad. 22, 1, p. 227, 1886. 
*) Lecher, Wien. 95, IIa, p. 992, 1887. 

5) Luggin, Wien. 98, ü a, p. 1192, 1889. 

6) Mrs. Ayrton, Inst. El. Eng. 28, p. 400, 1899. 



Zischen. 107 

maclit wurde, desto kleiner wurde die Spannung. Steigerte man nun 
die Stromstärke noch mehr, so fing bei einem gewissen Punkte, den 
Frau Ayrton den „kritischen Punkt" nennt, der Bogen an zu zischen; 
sowie der Bogen zu zischen anfing, wurde er so unruhig, daß man keine 
Ablesung machen konnte (in Fig. 7 ist die imruhige Zone durch punk- 
tierte Linien angedeutet). Die Spannung fiel hierbei um 10 Yolt, die 
Stromstärke stieg um 2 — 3 Ampere. Dieses Ansteigen der Stromstärke 
hängt vom Vorschaltwiderstand ab, es ist umso ^ößer, je kleiner dieser 
ist. Zischt nun der Bogen und erhöht man die Stromstärke noch mehr, 
so bleibt die Spannung konstant, während bei nicht zischendem 
Bogen die Spannung bei einer Stromerhöbung fällt. Diese Verhältnisse 
lassen sich deutlich aus den Fig. 7 und B ersehen. 

Derartige Kurven wurden für verschiedene konstante Distanzen 
aufgenommen von 1 — 7 mm. Je größer die Elektrodendistanz ist, bei 
desto höherer Stromstärke tritt erst das Zischen ein. So tritt bei 1 mm 
Distanz an dem untersuchten Kohlenpaar das Zischen schon bei 14 Am- 
pere ein, während bei 7 mm Distanz das Zischen erst bei 23 Ampere 
eintritt. Alle Kurven zeigen, daß bei zischendem Bogen die Spannung 
zwischen den Kohlen nur von der Distanz der Kohlen abhängt, aber 
unabhängig von der Stromstärke ist, imd zwar ist die Spannung für 
höhere Distanzen höher. 

Aus den Kurven ergibt sich auch, daß bei konstantem Strom eine 
Verkürzung des Lichtbogens Zischen hervorbringt. Ziehen wir z. B. in 
Fig. 7 eine Ordinate parallel der Voltaxe durch den Punkt 18 Ampere, 
so schneidet diese die Kurven für 7, 6, 5, 4 mm Distanz vor dem großen 
Spannungsabfall, die anderen aber im zischenden Teil. Erniedrigt man 
also, während man den Strom konstant läßt, die Distanz von 7 mm an, 
so wird der Bogen imgefähr bei 3 mm Distanz zu zischen anfangen. 

Nach Frau Ayrton ist die Beziehimg zwischen Spannung e und 
Stromstärke i am kritischen Punkt k für Homogenkohlen von dem oben 
angegebenen Querschnitt 

c-1005 I 2,911-29,02 
e_4ü,UD+ 10,54-0,4161 

Die Abhängigkeit der Spannung e von der Distanz 1 in mm ist 
am kritischen Punkte k für dasselbe Kohlenpaar 

e = 40,05 + 2,49 1. 

Aus diesen beiden Gleichimgen läßt sich die Distanz berechnen, 
bei welcher bei einer gewissen Stromstärke i für das verwendete Kohlen- 
paar Zischen eintritt; es ist nämlich 

1,17 i — 11,66 



1 = 



10,54 — 0,416 i 



108 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

In unserem Falle hatten wir aus der 18 Ampere-Ordinate gefunden, 
daß das Zischen für 18 Ampere bei ungefähr 3 mm Distanz eintritt. 
Die Prüfung dieses Resultates mit der Ayrtonschen Formel ergibt für 1 

1,17 > 18^11,66 _ 9,34 
^- 10,54-0,416.18 -- pT^^'^"'"'- 

Die Erscheinung, daß das Zischen bei größerer Distanz erst bei 
höherer Stromstärke eintritt, gilt nur innerhalb gewisser Grenzen. Denn 
für i = 25,3 Ampere würde in obiger Formel für das betreffende Kohle- 
paar 1 unendlich groß werden müssen. 

Verwendet man eine positive Dochtkohle von 9 mm und eine 
negative Homogenkohle von 8 mm, zwischen denen die Versuchsresultate 
in Fig. 8 dargestellt sind, so stimmt die Lage der kritischen Punkte 
ziemlich gut mit der für 2 Homogenkohlen von 11 und 9 mm Durch- 
messer überein. Im Verlaufe der Strom- und Spannungskurven für den 
lautlosen Teil zeigt sich bei niedrigen Distanzen ein Unterschied. 
Während bei Homogenkohlen auch bei niedriger Distanz die Spannung 
bei zimehmender Stromstärke fällt, steigt sie bei einer Docht- und 
einer Homogenkohle bis zum kritischen Pimkt. 

Die Beobachtungen von Frau Ayrton lassen sich also in folgende 
Sätze zusammenfassen: 

1. Bei einem Bogen, dessen Elektrodendistanz konstant bleibt, 
kann man Zischen hervorrufen, indem man die Stromstärke erhöht. 

2. Die maximale Stromstärke, bei der ein ruhiger Bogen brennen 
kann, ohne zu zischen, wächst mit der Elektrodendistanz. 

3. Der Übergang vom ruhigen Zustand in den zischenden Zustand 
ist von einem Spannungsabfall von 10 Volt (konstant) und einer Strom- 
erhöhung von 2 — 3 Ampere begleitet. 

4. Bei konstantem Strom fängt ein Bogen zu zischen an, wenn 
man die Elektroden einander genügend genähert hat. 

5. Die Spannung im zischenden Lichtbogen bleibt konstant für 
alle Stromstärken bei konstanter Elektrodendistanz. 

Auch die Dicke der Kohlenstäbe hat einen Einfluß auf das Ein- 
treten des Zischens. Je dicker die Kohlenstäbe sind, bei umso höherer 
Stromstärke tritt erst das Zischen ein. Für eine positive Dochtkohle 
von 10 mm Durchmesser z. B. und eine negative Homogenkohle von 
15 mm Durchmesser liegt der kritische Punkt zwischen 40 und 45 Am- 
pere, je nach der Länge des Lichtbogens. Für jedes Kohlenpaar gibt 
es eine bestimmte maximale Stromstärke, bei welcher es seinen 
lautlosen Charakter verliert. Tritt dieser Fall ein, so verändert der 
Lichtbogen sein Aussehen; es entstehen hellere und dunklere Bänder, 
die sich drehen. Je höher die Stromstärke, desto größer die Dreh- 



Zischen. 



109 



geschwindigkeit. Trott er hat nachgewiesen, daß der zischende Licht- 
bogen auch rotiert und daß das Zischen bei 450 Umdrehungen pro Se- 
kunde beginnt. Im Krater des zischenden Lichtbogens entsteht grün- 
liches Licht. Der rotierende Lichtbogen verbreitet sich nach außen 
senkrecht zur Achse, gleich als ob er unter dem Einfluß einer Zentri- 
fagalkraffc stände. Manchmal bildet sich auf der negativen Kohle bei 
kleinen Distanzen ein pilzförmiger Ansatz. Dieser Pilz wurde von 
S. Thompson^) für das Charakteristikum des zischenden Lichtbogens 
gehalten. Frau Ayrton wies nach, daß der Pilz auch bei ruhigem 
Bogen auftritt. Herzfeld ^) findet als Ursache der Pilzbildung das 




b 





Fig. 57. 



Fehlen des zur Verbrennung der Kohle nötigen Sauerstoffes. Die 
charakteristische Erscheinung am zischenden Lichtbogen ist die bedeu- 
tende Vergrößerung des Kraters der positiven Kohle. In Fig. 57 sind 
für 2 Homogenkohlen von 11 mm bezw. 9 mm Durchmesser und 2 mm 
Distanz 4 Phasen nach Frau Ayrton dargestellt, welche die Verände- 
rimg der Kraterform und der Lichthülle bei verschiedenen Stromstärken 
zeigen. 

A bedeutet den grünlichen Teil der Lichthülle, 

B das schwarze Band, 

C den violetten Teil der Lichthülle, 

a) J = 6 Ampere, Bogen ruhig, 

b) J = 12 Ampere, Bogen ruhig, 

c) J ^ 20 Ampere, Bogen zimi Zischen bereit, 

d) J = 30 Ampere, Bogen zischt. 



>) S. Thompson, El. Rev. 37, p. 572, 1895. 
2) Herzfeld, Wied. Ann. 62, p. 435, 1897. 



\IQ Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

Der Krater des zischenden Bogens wird so groß, daß er sogar einen 
Teil des Seitenrandes der Kohle einnimmt. Die Gashülle des Bogens, 
welche verflüchtigten Kohlenstoff enthält, reicht nicht mehr aus, die 
Luft von den erhitzten bloßgelegten Kraterteilen fernzuhalten. Die 
Luft strömt nur in den erweiterten Krater ein und der Sauerstoff der 
Luft verbrennt die Kohle unter Erzeugung eii;ies grünlichen Lichtes. 
Die Temperatur steigt, die Helligkeit nimmt zu und eine Abnahme der 
Spannung wird verursacht. Die heftige Bewegung der Gase und die 
Veränderungen des Volums des Lichtbogens, müssen einen Ton hervor- 
rufen und auch Oscillationen in der Stromstärke und Spannung hervor- 
bringen. Tatsächlich gelang es Duddell, diese Oscillationen beim 
zischenden Gleichstrombogen aufzuzeichnen. Die elektrischen Verhält- 
nisse eines zischenden Gleichstrombogens sind nach Duddell ^) in Fig. 58 




Fig. 58. 

dargestellt. Um nun zu untersuchen, ob tatsächlich das Einströmen 
von Sauerstoff der Luft auf den vergrößerten Krater die Grundlage des 
Zischens bildet, führte Frau Ayrton verschiedene Versuche aus, welche 
diese Ansicht bestätigten. 

Der Lichtbogen wurde geschlossen angeordnet, sodaß Luft nicht 
hinzuströmen konnte. Hierbei wurde selbst bei kurzem Lichtbogen und 
Stromstärken von 40 Ampere kein Zischen bemerkt. Der für das 
Zischen charakteristische Abfall der Spannung um 10 Volt trat nicht 
ein. Wurde in einen lautlos brennenden Lichtbogen Luft eingeblasen, 
so trat Zischen ein. Wurde reiner Sauerstoff in den lautlos brennenden 
Bogen eingeblasen, so trat Zischen ein. Wurde anstatt Sauerstoff 
Kohlendioxyd oder Stickstoff in den lautlos brennenden Bogen ein- 
geblasen, so trat kein Zischen ein, der Bogen blieb lautlos. Wurde 
bei Gegenwart von Luft Wasserstoff in den Lichtbogen geblasen, so 
trat Zischen ein und die Spannung fiel um 6ß Volt; das Eintreten des 
Zischens dürfte in diesem Falle wohl der Gegenwart der Luft zuzu- 
schreiben sein. Brannte der Bogen in einer Atmosphäre von reinem 



») Duddell, The Electr. 46, p. 271, 1900. 



Zischen. \l\ 

Wasserstoff, ohne Gegenwart von Luft, so konnte Frau Ayrton unter 
keiner Bedingung Zischen erreichen. 

Frith und Rodgers^), sowie Duddell und Marchant^) haben 
darauf hingewiesen, daß die Stromstärke des zischenden Gleichstrom- 
lichtbogens nicht absolut konstant ist, sondern sehr schnellen Schwan- 
kungen unterworfen ist. BlondeP) und später Brown*) haben fest- 
gestellt, daß das vom zischenden Gleichstrombogen angesandte Licht 
sehr schnellen Schwankungen unterworfen ist. Wird z. B. ein summender 
Gleichstromlichtbogen, bei welchem Duddell den in Fig. 56 dargestellten 
regelmäßig periodischen Verlauf der Stromstärke- und Spannungsschwan- 
kungen festgestellt hat, durchErhöhung der Stromstärke zum Zischen 
gebracht, so werden die schnellen Schwankungen der Stromstärke imd 
der Spannung für den zischenden Bogen sehr imregelmäßig. Fig. 58 
stellt eine oscillographische Aufnahme der Stromstärke imd Spannung 
am zischenden Gleichstrombogen von Duddell dar. Trotz der un- 
regelmäßigen Natur der Änderungen unterscheidet Duddell zwei Arten, 
eine beträchtliche, verhältnismäßig langsam verlaufende und eine schnelle, 
aufgelagerte Veränderung. Der schnellen Veränderung in der Strom- 
stärke und Spannung entsprechen nach ,Duddell die Änderungen in 
der Stärke des vom Krater ausgestrahlten Lichtes. Die verhältnismäßig 
langsam verlaufenden Änderungen seien auf die Rotation des zischenden 
Lichtbogens zurückzuführen. Nach Frau Ayrton rotiert nämlich auch 
der zischende Lichtbogen. 

Auch beim Wechselstromkohlebogen tritt das Zischen auf. 
Heubach konnte es nur bei Anwendung von Homogenkohlen beob- 
achten imd auch dann nur bei kleinen Bogenlängen, welch letzteres 
wohl damit zusammenhängt, daß die von ihm verwendeten Stromstärken 
nicht hoch genug waren (max. 9 Amp.), um auch für größere Bogen- 
längen Zischen hervorzubringen. Heubach bemerkte jedoch schon, was 
im Einklang mit Frau Ayrtons Beobachtungen steht, daß das Zischen 
heftiger bei abnehmender Bogenlänge wird, wenn die Stromstärke 
konstant bleibt, oder bei wachsender Stromstärke, wenn die Bogenlänge 
konstant bleibt. Auch bemerkte Heubach, was auch für den zischenden 
Gleichstrombogen charakteristisch ist, daß, sobald Zischen eintritt, die 
Spannung bedeutend sinkt. Duddell und Marchant machten darauf 
aufmerksam, daß beim Wechselstromlichtbogen zwischen Homogenkohlen 
bei niedriger Periodenzahl der Maximalwert der Stromstärke 



>) Frith and Rodgers, Proc. Phys. See. 14, p. 320, 1896. 
2) Duddell and Marchant, Inst. El. Eng. 28, p. 86, 1899. 
') Blondel, Lum. El. 43, p. 54, 1892. 
*) Brown, Phys. Rev. 7,.p. 210, 1898. 



112 Elektrische Erscheinangen im Lichtbogen. 

während jeder halben Periode derartig hoch ist, daß er den Bogen zum 
Zischen bringt. BlondeP) beobachtete das Zischen des Wechselstrom- 
lichtbogens für alle Kohlensorten, wenn die Bogenlänge ungefähr gleich 
null war, hierbei zeigte der Bogen eine ausgesprochene grünliche Färbung. 
Blondel fand bei der Aufnahme der Momentanwerte der Spannung und 
der Stromstärke, daß für den zischenden Wechselstromlichtbogen die 
Kurven stark deformiert werden; die Stromstärke erhebt sich in ex- 
tremen Fällen selbst bis zur Dauer einer Viertelperiode nicht von der 
Nulllinie und die Spannungskurve zeigt eine hohe vordere Spitze. Der 
Leistimgsfaktor ist für den zischenden Lichtbogen am kleinsten. Selbst- 
induktion im Stromkreis vermindert auch beim zischenden Lichtbogen 
die Deformation der Kurven \md die lange Unterbrechimg des Stromes. 
Aus den Untersuchungen von Heubach, Blondel und Duddell- 
Marchant läßt sich erkennen, daß die elektrischen Vorgänge beim 
zischenden Wechselstrombogen dieselben sind, wie beim Gleichstrom- 
lichtbogen. Doch ist für den zischenden Wechselstromlichtbogen noch 
nicht festgestellt worden, ob während jeder halben Periode an der 
Kohlenoberfläche analoge Vorgänge stattfinden, wie sie Frau Ayrton 
für den zischenden Gleichstromlichtbogen beobachtet hat. 



B. Im IFechfielfitroiiilichtboi^en fliefsende scheinbare 
Gleichstrdnie. 

§ 50. Beobachtungen. 

Die Erscheinimg, daß man aus dem Wechselstromlichtbogen 
„Gleichströme" entnehmen kann, die fähig sind, aus Metallsalzlösungen 
das Metall an der Kathode abzuscheiden, wie ein Gleichstrom aus einer 
Gleichstrommaschine oder aus einer Akkumulatorenbatterie, haben zuerst 
Jamin imd Maneuvrier im Jahre 1882^) entdeckt. Trotzdem diese 
Entdeckimg für die Technik unter Umständen Wichtigkeit erlangen 
könnte, schien sie unbeachtet geblieben zu sein, denn 12 Jahre später, 
beschreibt Sahulka^) einen Spezialfall derselben Entdeckung. 

Wenn man in einen Wechselstromkreis eine Tangentenbussole 
einschaltet, so wird sie keine Ablenkung zeigen, da die Ablenkung nach 
der einen Richtung während der ersten halben Periode durch die Ab- 
lenkung nach der anderen Richtung während der zweiten halben Periode 
kompensiert wird. Lagert man aber einem Wechselstromkreis den 



1) Blondel, Lum. El. 44, p. 136, 1892. 

2) Jamin und Maneuvrier, C. R. 94, p. 1615, 1882. 

3) Sahulka, Wien. 103 Ha, p. 925, 1894. 



Scheinbare Gleichströme im Wechselstrom bogen. II3 

Strom aus einer Akkumulatorenbatterie auf und schaltet jetzt eine 
Tangentenbussole ein, so wird sie eine Ablenkung zeigen, die der Stärke 
des Gleichstroms proportional ist. Als Jamin und Maneuvrier in 
den von Wechselstrom gespeisten Kreis einer Bogenlampe eine Tan- 
gentenbussole einschalteten, erhielten sie keine Ablenkung, als beide 
Kohlenelektroden aus demselben Kohlenmaterial bestanden und den- 
selben Durchmesser hatten. Hatte aber die eine Kohle einen Durch- 
messer von 4 mm, die andere einen von 2 mm, so zeigte die Tangenten- 
bussole eine konstante Ablenkung, gleich als ob man eine Gleichstrom- 
quelle in den Wechselstromkreis eingeschaltet hätte. Der scheinbare 
Gleichstrom floß in der Richtung von der dicken Kohle zur dünneren. 
Da während einer Periode der Wechselstrom einmal von der dicken 
zur dünnen und einmal von der dünnen zur dicken Elektrode fließen 
muß, beidemal unter normalen Verhältnissen in gleicher Stärke, so 
schien hier der Strom, der in der Richtung von der dicken Kohle zur 
dünnen Kohle floß, stärker zu sein als der in der imigekehrten Richtung 
fließende, sodaß der von der Tangentenbussole angezeigte Strom die 
Differenz dieser beiden Ströme zu sein schien. Dieser Differenzstrom 
von konstanter Richtung ist um so stärker, je größer der Unterschied 
in der Dicke der beiden Elektroden ist. Er wird besonders stark 
zwischen einem dicken Kohlenstück und einem dünnen Kohlenstift. 

Dieselbe Erscheinung tritt auf, wenn man die dicke Kohle durch 
ein Metall ersetzt, wobei das Metall dünner als die mit ihr brennende 
Kohlenelektrode sein darf. Die Natur des Metalls scheint auf die 
Stromstärke dieses „Gleichstroms", wie wir den in einer Richtung 
fließenden Differenzstrom vorläufig nennen wollen, obwohl seine Stärke 
sich periodisch verändert, einen Einfluß zu haben. Jamin imd 
Maneuvrier geben einige Werte, die allerdings auf Genauigkeit keinen 
Anspruch machen können. Die Werte sind in Graden der Ablenkung 
an der Tangentenbussole gegeben. 

Pb Fe C Ca Hg 

290 300 310 QQO 700 

Je größer man die Elektrodendistanz macht, um so stärker wird 
der „Gleichstrom". 

Sahulka*) fand, daß das Auftreten des „Gleichstroms" bei einem 
Bogen zwischen Eisen imd Dochtkohle in der Richtung von Eisen zur 
Kohle stattfindet und daß der „Gleichstrom" nur dann auftritt, wenn 
sich an der Eisenelektrode ein Tröpfchen geschmolzenen Eisens ge- 
bildet hat. 



1) Sahulka, Wien. 10311a, p. 925, 1894. 
Monasch. 



114 ' Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

Gold^) maclite 1895 darauf aufmerksam, daß nur bei besonders 
gehärteten Stahlmagneten der Wechselstrom keine richtende Kraft aus- 
übt. Infolgedessen werden die Magnetnadeln der gewöhnlichen Tan- 
gentenbussolen auch durch Wechselströme abgelenkt, wobei die Richtung 
von der Anfangslage der Nadel abhängig ist. Deshalb wiederholte er 
den Versuch von Sahulka in einem Eisenkohlebogen und schaltete zur 
Messung der „ Gleichstromstärke " ein Kupfervoltameter in den Strom- 
kreis. Es ergab sich, daß tatsächlich ein gleichgerichteter Strom in der 
Richtung Eisen — Kohle geflossen war, welcher Kupfer an der Kathode 
niedergeschlagen hatte. Gold untersuchte dann, ob die Lage der Elek- 
troden zu eiuander vielleicht einen Einfluß auf die Stärke des ent- 
stehenden „Gleichstroms" hätte. Es zeigte sich, daß es gleichgültig war, 
ob bei vertikaler Anordnung der Elektroden das Eisen oben oder unten 
war. Ebenso hatte der „Gleichstrom" dieselbe Stärke, wenn die Lage 
der Elektroden horizontal oder vertikal war. Dagegen zeigte sich, daß 
der auftretende „Gleichstrom" schwächer wurde, wenn der Bogen nicht 
mehr ruhig brannte, sondern wenn die Eisenelektrode sprühte. Dieses 
Sprühen der Eisenelektrode trat immer ein, wenn dieselbe kein 
Tröpfchen geschmolzenen Eisens trug. 

Im Jahre 1897 fand V. v. Lang^), daß der „Gleichstrom" auch 
in einem Wechselstrombogen zwischen Aluminium und Kohle in der 
Richtung von Metall zur Kohle auftritt. Eichberg und Kallir') 
untersuchten im Jahre 1898 die quantitativen Verhältnisse bei der Um- 
formimg von Wechselstrom zwischen Metall — Kohle in „Gleichstrom". 
Zwischen Metall und Homogenkohle gelang es ihnen nicht einen 
dauernden Lichtbogen zu erhalten, wohl aber zwischen Metall und 
Dochtkohle. Aus diesen Versuchen ergibt sich der Satz: 

„Die „Gleichstrom" -Spannung ist von der Wechselstromspannung 
abhängig und zwar wächst die „Gleichstrom" -Spannimg, wenn die 
Wechselstromspannung wächst", für dieselbe Stromstärke \md dieselbe 
Distanz der Elektroden. Bedeutet E die elektromotorische Kraft der 
Wechselstromquelle, Eg die Gleichstromspannung im Lichtbogen, J die 
Wechselstromstärke, die annähernd konstant gehalten wurde, so war 
für konstante Elektrodendistanz: 



1) Gold, Wien. 10411a, p. 814, 1895. 

2) V. Lang, Wied. Ann. 63, p. 191, 1897. 

«) Eichberg und Kallir, Wien, 107 11a, p. 657, 1898. 



Scheinbare Gleichströme im Wechselstrombogen. 



115 



J 


E 


Eg 


<ss 7,2 Ampere 


50 Volt 


9,45 Volt 


oo 7,2 - 


107 - 


31,5 - 


oo 7,2 - 


207 - 


69,1 - 


oo 8,0 


50 - 


9,3 - 


cvj 8,0 


107 - 


29,0 - 


CSD 8,0 


207 - 


66,8 - 



Bei einer Ladung von Akkumulatoren durch den mit Wechsel- 
strom gespeisten Eisen — Kohle — Lichtbogen erhielten Eichberg und 
Kallir einen Wirkungsgrad der Umformung von 30% als Mittelwert. 

Dieselben Beobachter untersuchten auch einen von Wechselstrom 
gespeisten Bogen zwischen einer Dochtkohle und einer Homogenkohle. 
Hierbei zeigte sich, daß stets ein „Gleichstrom" von der Dochtkohle 
zur Homogenkohle floß. Es wurden verschiedene Lagen der Kohlen zu 
einander untersucht. 1. Dochtkohle oben, Homogenkohle unten. 2. Docht- 
kohle imten, Homogenkohle oben. 3. Beide Kohlen horizontal. , Stets 
trat der „Gleichstrom" auf. Quantitativ zeigte sich ein Unterschied; 
der „Gleichstrom" war, unter sonst gleichen Verhältnissen, am stärksten, 
wenn bei vertikaler Anordnung der Kohlen die Dochtkohle oben stand. 

Blondel*) gelang es den „Gleichstrom" zwischen Metall und 
Kohle zu erhalten, auch wenn die Kohle homogen war. Freilich ist 
der Bogen bei Verwendung von Homogenkohle sehr unbeständig, sodaß 
es sich für Beobachtimgsreihen empfiehlt Dochtkohlen zu verwenden; 
der Bogen ist dann viel beständiger, besonders bei größeren Distanzen. 

Blondel unterscheidet zwei Arten von Bögen, die sich zwischen 
Metall und Kohle bilden lassen und sich in Bezug auf den „Gleich- 
strom" verschieden verhalten, den „kurzen" Bogen und den „langen" 
Bogen. Schon Jamin und Maneuvrier sagten: „Im allgemeinen ist 
der Diflferenzenstrom schwach oder überhaupt null, wenn der Bogen 
eine geringe Länge hat, seine Stärke wächst mit der Elektrodendistanz." 
Sie untersuchten aber die Frage nicht quantitativ. 

Blondel fand nun, daß für den kurzen Bogen, dessen Länge im 
allgemeiQen kleiner als 1 mm ist, der „Gleichstrom" sehr schwach ist. 
Der kurze Bogen ist sehr beständig. 

Beim langen Bogen tritt der „Gleichstrom" viel deutlicher auf, 
als beim kurzen Bogen. 

Der lange Bogen ist aber sehr unbeständig und stets von einem 
Tone begleitet. Auch sind die verschiedenen Metalle mehr oder weniger 



1) Blondel, CR. 128,1, p. 727, 1899. 



116 



Elektrische ErscheinuDgen im Lichtbogen . 




— X 

6/tichstrüm 

HCH 



iiiii'- 



geeignet, einen langen Bogen zu erzeugen. Aluminium bedeckt sich sehr 
schnell mit einer erdigen Schicht und der Bogen yerlöscht. Bei Eisen 
bildet sich der lange Bogen gut, wenn Stromstärke und Spannung hin- 
reichend groß sind. Zink eignet sich nicht für diese Versuche, weil es 
leicht schmilzt. Kupfer eignet sich gut zu diesen Versuchen. Der 

Durchmesser der Elektroden soll nicht mehr 
als 3 mm sein. 

Hewitt*) benutzte seine Quecksilber- 
bogenlampe zur TJmformimg von Drehstrom 
in Gleichstrom. In Fig. 59 ist die Schaltung 
der Lampe dargestellt. Hewitt verwendet 
eine kugelförmige Lampe, welche luftleer ge- 
pumpt wird und mit Quecksilberdampf an- 
gefüllt ist; auf einer Seite ihrer Wandung 
sind vier Stahlelektroden eingeschmolzen, die 
einer fünften, durch eine Quecksilbermenge 
gebildeten Elektrode gegenüberstehen. Schließt 
man drei der oberen Elektroden an eine in 
Stern geschaltete Drehstromquelle an und 
zweigt, wie in Fig. 59 dargestellt ist, von 
dem Nullpimkt des Drehstromsystems und 
der Quecksilberelektrode einen Stromkreis ab, 
so fließt in demselben ein pusierender Gleich- 
strom , dessen Spannung der Schenkelspannung der Drehstromquelle ent- 
spricht. Die vierte, in Fig. 59 nicht eingezeichnete Stahlelektrode wird 
beim Ingangsetzen des Apparates benutzt. Hewitt benutzte zu seinen 
Versuchen eine Röhre von etwa 175 mm Durchmesser und 230 mm Länge, 
welche eine Leistung von etwa 8 Kw. umzusetzen vermochte und 200 
sechzehnkerzige Glühlampen speiste. Das Gewicht einer solchen Röhre 
beträgt etwa 1,4 kg. Die Röhre erwärmt sich bald nach ihrer Inbetrieb- 
setzung auf eine konstante Temperatur, welche von der Größe der Be- 
lastung gänzlich unabhängig ist, da der Spannungsabfall zwischen oberen 
und unteren Elektroden einen konstanten Wert von 14 Volt besitzt. 
Neuere Versuche zeigen, daß sich die Größe dieses Spannungsgefälles 
bis auf 6 Volt herabdrücken läßt. Der Wirkungsgrad des Umformers 
ist von der Größe der verwendeten Spannung abhängig und wurde bei 
1800 Volt zu 99 %, bei 600 Volt *zu 95 7o bestimmt. Die Höhe der 
Betriebsspannung läßt sich ohne weiteres auf 3000 Volt und wahrschein- 
lich weiter bis auf 10 000 Volt steigern. „Ein Verwendungsgebiet, für 
welches sich der Hewitt sehe Umformer seiner großen Einfachheit halber 



Fig. 59. 



') E.T.Z. 24, p. 87, 187, 1903. 



i 



Scheinbare Gleichströme im Wechselstrombogen. 117 

ganz besonders eignen dürfte, wäre das Aufladen von Akkumulatoren- 
batterien aus Drehstromnetzen, da hierbei eine konstante Gleichstrom- 
spannung nicht erforderlich ist." • 

§ 51. Erklärnngeii. 

Einen Einblick in die Natur dieses „Gleichstroms" gab Blondel 
durch seine zahlreichen oscillographischen Aufnahmen, indem er während 
einer Periode des Wechselstromes den Verlauf der Strom- und Spannungs- 
werte aufnahm. Für d^n kurzen Bogen, bei welchem der Gleichstrom 
sehr schwach ist, gelten die Fig. 61 und 62. Fig. 60 stellt die elektro- 






Fig. 60—62. 

motorische Kraft der Stromquelle, welche den Bogen speiste, dar. Die 
Aste dieser Kurve sind symmetrisch. Fig. 61 stellt die Strom- und 
Spannungskurve für einen Bogen zwischen Kupfer und Homogenkohle 
bei einer Distanz von 1,4 mm dar. Die punktierten Kurven sind 
Stromkurven, die ausgezogenen Spannungskurven. Man sieht, daß die 
Aste der Stromkurve eine kleine Unsymmetrie aufweisen. Die maximale 
Ordinate der Stromkurve ist in dem über der Nulllinie liegenden Teile 
der Stromkurven etwas größer als in den unterhalb der Nulllinie 
liegenden Teilen. Der Eflfektivwert des Stromes ist also größer für 
den Ast der Stromkurve, der über der Nulllinie liegt, d. h. während 
der Strom in der Richtung Metall — Kohle fließt. 

Diese Unsymmetrie der Kurvenäste ist bei kurzem Bogen klein 
für Kupfer — Kohle imd Aluminium — Kohle. Sie ist für den kurzen Bogen 
größer beim Eisen — Kohle- oder Zink — Kohlebogen. Fig. 62 zeigt die 
Kurven für einen kurzen Bogen zwischen Eisen und Dochtkohle. Die 
Elektrodendistanz ist 1 mm. Die Amplitude der Stromstärke in dem 
über der Nulllinie gelegenen Teile ist hier bedeutend größer als die 
Amplitude der unterhalb der Nulllinie gelegenen Teile. In Fig. 61 war 
die Differenz der Amplituden nicht so groß. Im übrigen sind diese 
Kurven denen zwischen gewöhnlichen Kohlen, wie wir sie in § 26 — 29 
gesehen haben, ähnlich. Wenn der Widerstand des Kreises induktions- 
frei oder induktiv ist, verändert sich das Aussehen dieser Kurven wie 
zwischen gewöhnlichen Kohlen. 



118 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen, 



Für den langen Bogen ist charakteristisch, daß die Stromkurve 
eine halbe Periode ganz unterdrückt ist, da der Bogen sich nicht 
im Sinne Kohle — Metall entzündet. In Fig. 63 und 64 sind diese 
Kurven nach Blondel für lange Bögen dargestellt. 

Das Aussehen der Kurven weicht wenig bei den verschiedenen 
Metallen von einander ab. In Fig. 63 z. B., welche für einen Bogen 
zwischen Kupfer und Dochtkohle von 4,7 mm Elektrodendistanz gilt, 
sehen wir, daß der Ast der Stromkurven unterhalb der Nulllinie ganz 
unterdrückt ist und also nur gleichgerichtete Stromimpulse bestehen. 
Dieselbe Erscheinung sehen wir auch in Fig. 64, welche für einen 
2,9 mm -Bogen zwischen Eisen und Dochtkohle aufgenommen ist. Die 
Spannungskurve verläuft, sowie der Strom verschwunden ist, wie die 
Kurve der elektromotorischen Kraft der den Bogen speisenden Wechsel- 




Fig. 63—65. 



Stromquelle und zwar so lange, bis sich der Bogen wieder entzündet 
und die Kurve der Stromstärke sich von der Nulllinie zu erheben 
beginnt. Durch diese Kurvenaufnahmen ist also erwiesen, daß kein 
eigentlicher Gleichstrom im Wechselstrombogen fließt, sondern daß beim 
langen Bogen nur gleichgerichtete Stromimpulse bestehen. Der von 
Jamin und Maneuvrier gemessene Gleichstrom ist bei langen Bögen 
nichts anderes als der Mittelwert der Stromstärke während einer halben 
Periode. 

Wenn der Stromkreis induktiv ist, so wird die Dauer einer Aus- 
löschung umso größer, je größer die Selbstinduktion des Stromkreises ist. 

Die Strom- und Spannungsverhältnisse während einer Periode im 
Metall — Kohlelichtbogen wurden auch von Duddell und Marchant 
mittels ihres Oscillographen aufgenommen. Ihre Ergebnisse stehen im 
vollen Einklang mit den Ergebnissen Blondel s. AuBer dem kurzen 
Bogen, bei welchem eine kleine Unsymmetrie zwischen den Ästen der 
Stromkurve oberhalb und unterhalb der Nulllinie stattfindet, und dem 
langen Bogen, bei welchem während einer halben Periode der Strom 
vollständig verschwindet, beobachteten sie noch einen dritten Fall, der 
nur bei Zink, Eisen und Phosphorbronze auftrat, s. Fig. 65, bei welcher 
der Strom nur während eines größeren Teils derjenigen Hälfte der 
Periode verschwimden ist, während welcher die Kohle positiv ist. Man 



Scheinbare Gleichströme im Wechselstrombogen. 119 

sieht auch hier, wie die Spannung an den Klemmen des Bogens einem 
hohen Werte zustrebt, während der Strom null ist. 

Über den scheinbaren „Gleichstrom" zwischen Kohlenelektroden 
verschiedener Art geben auch die Kurvenaufnahmen Aufschluß. Ein 
Verschwinden des Stromes, wie beim Metall — Kohlebogen, tritt hier nie 
auf, sondern nur eine Unsymmetrie der Stromkurvenäste, wie beim 
kurzen Metall — Kohlebogen. Im Jahre 1897 nahm Gh. F. Smith^) die 
Kurven eines Wechselstromlichtbogens zwischen einer Homogen- und 
Dochtkohle auf und fand, daß die Amplitude des Stromes größer war, 
wenn die Dochtkohle positiv war, als wenn die Homogenkohle positiv 
war. Ausführlich wurde diese Erscheinung wieder von Duddell und 
Marc haut 1899 untersucht, welche den Docht einer gewöhnlichen 
Dochtkohle entfernt hatten und in einer großen Versuchsreihe den Docht 
durch verschiedene Substanzen ersetzt hatten. Einige ihrer Kurven 
sind schon in § 29 besprochen worden. 

Zur Erklärung dieser Erscheinung, daß nämlich im Wechselstrom- 
bogen zwischen Metall und Kohle bei hinreichender Elektrodendistanz 
der Strom nur in der Richtung Metall— Kohle fließt, in der anderen 
Richtimg aber unterdrückt ist, muß angenommen werden, daß der Wider- 
stand in einem solchen Lichtbogen je nach der Richtung des Stromes 
verschieden groß ist. Sahulka hat beobachtet, daß während der einen 
halben Periode des Wechselstromes hauptsächlich das Eisen verdampft 
wird, während in der anderen Hälfte der Periode hauptsächlich die 
Kohle verdampft wird. Die Gasstrecke, die mehr Eisenteilchen enthält, 
leitet augenscheinlich die Elektrizität besser, besitzt also einen gerin- 
geren Widerstand als die Gasstrecke in der anderen Hälfte der Periode, 
welche hauptsächlich Kohlenteilchen enthält. Diese Ansicht wird gestützt 
durch die Beobachtimgen von Jamin und Maneuvrier, welche durch 
einen Quecksilber — Kohle -Bogen einen Gleichstrom schickten. Hatte 
der Gleichstrom die Richtung Quecksilber— Kohle, so hatte der Bogen 
eine ausgesprochen grüne Farbe und man sah lebhaft Quecksilber ver- 
dampfen. Hatte aber der Gleichstrom die Richtung Kohle — Quecksilber, 
so war die Farbe des Bogens rötlich und es fand nur eine schwache 
Verdampfung des Quecksilbers statt. Schickt man nun Wechselstrom 
durch den Bogen Quecksilber — Kohle, so brennt der Bogen grün, woraus 
Jamin und Maneuvrier schlössen, daß die Stärke des Wechselstromes 
in der Richtung Quecksilber — Kohle bedeutender als in der Richtung 
Kohle — Quecksilber war. Schon Foucault hatte (1844) beobachtet, 
daß der Gleichstromlichtbogen zwischen Kohle und Silber in der Rich- 
tung Kohle — Silber sehr unruhig war; floß der Strom hingegen in der 



') Ch.F. Smith, The Elect. 1897, 22. Oct. 



120 



Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 



Richtung Silber — Kohle, so brannte der Bogen ganz ruhig mit hellem, 
grünem Glanae. Pettinelli^) beobachtete, daß, wenn einem Eisenstab 
ein Holzkohlenstab als Elektrode gegenüberstand, der Widerstand, wenn 
Eisen negativer Pol war, „etwa hundertmal größer ist, als wenn Eisen 
positiv ist". 

Arons') stellt folgende Tabelle auf, aus welcher hervorgeht, daß 
im Gleichstrombogen Metall — Kohle die Leitfähigkeit des Bogens größer 
ist, wenn der Strom vom Metall zur Kohle als in umgekehrter Richtung 
fließt. Die Beobachtungen mit denselben Elektroden fanden bei gleicher 
Stromstärke statt. 



Anode 


Kathode 


mm 


Spannung 
Volt 


Ag 


C 


7 


40 


C 


Ag 


4,5 


57 


Ag 


C 


5 


42 


C 


Ag 


3,9 


65 


AI 


C 


4 


23 


C 


AI 


4 


57 


Cu 


C 


7 


60 


C 


Cu 


4 


60 



Auch Gold ist der Ansicht, daß bei dem Bogen Eisen — Kohle die 
Leitfähigkeit des Bogens in der Richtung Eisen — Kohle größer ist, als 
in der Richtung Kohle — Eisen. Er fand nämlich bei einer Untersuchimg 
mit Gleichstrom, daß bei gleicher Stromstärke imd gleichem Spannungs- 
abfall im Bogen der Bogen Eisen — Kohle bedeutend länger ist, wenn 
ein Gleichstrom durch ihn in der Richtung Eisen — Kohle fließt, als in 
der Richtung Kohle — Eisen, d. h. also der Bogen Eisen — Kohle hat 
einen geringeren Widerstand als der Bogen Kohle — Eisen. Außerdem 
aber hatte er folgendes beobachtet. An der Eisenelektrode befindet sich 
bekanntlich ein Tröpfchen geschmolzenen Eisens, auf das schon Sahulka 
aufmerksam gemacht hat. Betrachtet man den Wechselstromlichtbogen 
Eisen — Kohle durch eine stroboskopische Scheibe, die synchron mit den 
Wechselstromschwingungen rotiert, so schwingt während einer Periode 
der Eisentropfen zwischen den in Fig. 66 angedeuteten Stellungen. Der 
Tropfen führt also Pulsationen aus und verkürzt und verlängert während 
je einer halben Periode die Elektrodendistanz. Aus der Verlängerung, 
welche immer eintritt, wenn der Strom in der Richtung Eisen — Kohle 
fließt, resultiert also noch außer der hauptsächlichen Verdampfung von 



1) Pettinelli, Rend. Acc. Line. (5) 5 [1], p. 118, 136, 1896. 

2) Arons, Wied. Ann. 57, p. 185, 1896. 



Scheinbare Gleichströme im Wechselstrombogen. 121 

Eisen während dieser Hälfte der Periode eine Widerstandsverkleinerung, 
hervorgerufen durch die mechanische Verkürzung der Bogenstrecke, 
welche bei der Stromrichtung Eisen — Kohle erfolgt. Dieses Phänomen 
des oscillierenden Tropfens konnte Gold, wenn der Bogen mit Gleich- 
strom gespeist wurde, nicht beobachten. 

Der Grund, weshalb die Leitfähigkeit des Bogens in der Richtung 
Metall — Kohle größer als in umgekehrter Eichtimg ist, scheint nach 
Arons^) in erster Linie in der Verschiedenheit des Wärmeleitungs- 
vermögens der Elektroden selbst zu liegen. Das Wärmeleitungsvermögen 
der Kohle ist viel geringer als dasjenige der Metalle; unter den Metallen 
hat Quecksilber das geringste Wärmeleitungsvermögen, doch ist dieses 
noch ungefähr 37 mal größer als dasjenige der Kohle. Deshalb über- 
dauern nach Arons die Kohlenelektroden einen kurzen Durchgang der 
Stromstärke durch null mit einer höheren Temperatur als die Metall- 
elektroden. „Bekanntlich ist die elektromotorische Kraft, welche not- 



Fig. 66. 

wendig ist, das Metall zu verflüchtigen, geringer als die, um Kohle im 
Bogen zu verflüchtigen, imd die Versuche von Lecher, Zuchristian, 
Groß und Shepard haben gezeigt, daß bei einer kälteren Elektrode 
eine niedrigere Spannung aufgewendet werden muß, um den Bogen zu 
erzeugen, als bei einer wärmeren Elektrode ; deshalb entsteht der Bogen 
Metall — Kohle oder dicke Kohle — dünne Kohle leichter als in der um- 
gekehrten Richtung". Nun ist es aber schwieriger, einen erloschenen 
Metallbogen als einen erloschenen Kohlebogen wieder zum Brennen zu 
bringen, s. Seite 6. Blondel nimmt an, daß das Wiederanzünden des 
Lichtbogens durch einen Funken erfolgt, der vom negativen Pole aus- 
geht, und im rotierenden Spiegel sah er tatsächlich nach dem Durch- 
gang des Stromes durch null eine Leuchterscheinung vom negativen Pol 
zum positiven gehen, welche das Wiederentstehen des Bogens einleitete. 
Dieser Funken geht nun aber im Falle Metall — Kohle leichter von der 
infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit noch weißglühenden Kohle 
aus, als von der Metall elektrode, die infolge der guten Wärmeleitfähig- 
keit schnell ihre hohe Temperatur während des Stromdurchgangs durch 
null verliert. Ist also die Kohle negativ, so entzündet sich der Bogen 
leicht und der Strom fließt vom Metall zur Kohle. Ist das Metall 
negativ, so kann es keinen Funken aussenden, und der Strom bleibt 
unterbrochen, solange die Kohle positiv ist. Die positive Kohle behält 



>) Arons, Wied. Ann. 57, p. 185, 1896. 



122 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

aber infolge ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit bei normalen Periodenzahlen 
ihre hohe Temperatur bei und von ihr kann, sowie sie negativ geworden 
ist, ein Funke ausgehen. Nach dieser Erklärung von Blonde 1 läßt sich auch 
der Grund des Verhaltens des kurzen Bogens, den Strom in der Richtung 
Kohle — Metall nicht ganz zu unterdrücken, erkennen. Ist nämlich die Elek- 
trodendistanz sehr klein, so befindet sich die Metallelektrode in größerer 
Nähe der warmen Kohlenelektrode und wird von letzterer warm gehalten, 
sodaß die Verschiedenheiten in den Temperaturen der beiden Elektroden 
nicht mehr so ausgesprochen sind, als im Falle der langen Bögen. 

Frau Ayrton^) schließt aus den Duddell -Marchant'schen 
Kurven für den langen Metall — Kohlebogen, daß in der Gasstrecke des 
Bogens nur metallische Partikeln und keine Kohlenpartikeln vorhanden 
sind, da beim langen Bogen kein Strom in der Richtung Kohle — Metall 
fließt und infolgedessen keine Kohlenverdampfung bezw. Losreißen von 
Kohlen Partikeln stattgefunden haben kann. Da mm Metall sich bei einer 
viel niedrigeren Temperatur als Kohle verflüchtigt, muß der Metalldampf 
auch kälter als Kohledampf sein. Wenn nun die Metallelektrode an- 
fängt positiv zu werden, so ist sie in Berührimg mit ihrem eigenen 
Dampf, und ihre Temperatur liegt in der Nähe ihrer eigenen Ver- 
dampfungstemperatur. Wenn andererseits die Kohlenelektrode positiv 
zu werden beginnt, so ist sie in Berührung mit dem Metalldampf, dessen 
Temperatur viel niedriger als die Verdampfungstemperatur der Kohle ist. 
Die positive Kohlenelektrode in Berührung mit Metalldampf beansprucht 
also mehr Hitze d. h. mehr elektrische Energie, um Dampf zu ent- 
senden, als die Metallelektrode, welche mit Metalldampf in Berührung 
steht, oder als eine Kohlenelektrode beansprucht, die von Kohlendampf 
umspült ist, und daher kommt nach Frau Ayrton der Strom im Sinne 
Kohle — Metall bei langen Bögen gar nicht zu stände. 

Jamin und Maneuvrier hatten neben der Erklärung des „Gleich- 
stromes" im Wechselstromlichtbogen durchWiderstandsänderung der Bogen- 
strecke je nach der Stromrichtung auch die Möglichkeit der Erklärung 
dieser Erscheinung durch eine elektromotorische Gegenkraft angedeutet. 
Gold versuchte eine solche nach der Methode Lecher-Stenger fest- 
zustellen, doch gelang es ihm nicht, unmittelbar nach dem Verlöschen 
des Lichtbogens eine elektromotorische Gegenkraft nachzuweisen. 

Auch die beim Dochtkohle — Homogenkohlebogen auftretende Un- 
symmetrie der Stromkurvenäste läßt sich durch die Erscheinung der 
besseren Leitfähigkeit der Bogenstrecke im Sinne Dochtkohle — Homogen- 
kohle erklären, denn Frau Ayrton 2) hatte beobachtet, daß die Spanmmg 



1) Mrs. Ayrton, Inst. El. Eng. 28, p. 86, 1899, Diskussion. 

2) Mrs. H. Ayrton, The Elect. 39, p. 572, 1897. 



Scheinbare Gleichströme im Wechselstrombogen. 123 

eines Gleichstromlichtbogens in der Richtung Dochtkohle — Homogen- 
kohle kleiner ist, als in der entgegengesetzten Richtimg. Da di,e Größe 
der auftretenden Unsymmetrie im Dochtkohle — Homogenkohle -Wechsel- 
strombogen auch von der gegenseitigen Lage der Elektroden zu ein- 
ander abhängt, scheint sie nach Eichberg und Kallir die Resultante 
aus zwei Komponenten zu sein, von denen die eine durch die Lage, die 
andere durch die Beschaffenheit der Elektroden bedingt ist. 

Die Verwendung der. Hewitt' sehen Quecksilberbogenlampe zur 
Umformung von Drehstrom in pulsierenden Gleichstrom beruht auf der 
Erscheinung, daß der Quecksilberdampf den Strom nur in einer Richtung, 
nämlich vom Stahl zum Quecksilber, durchläßt; in umgekehrter Richtung 
findet kein Stromdurchgang durch den Quecksilberdampf statt. Bei 
niedriger Periodenzahl sieht man bei dem Hewitt 'sehen Umformer 
einen abwechselnd von einer der drei Stahlelektroden zum Quecksilber 
übergehenden Dampfstrahl. Die Quecksilbermasse selbst führt eine 
rotierende Bewegung aus, deren Winkelgeschwindigkeit sich mit der 
Periodenzahl ändert. Die Hewitt' sehen Umformer können auch mit 
Strömen von noch mehr Phasen als Drehstrom betrieben werden; je 
höher die Zahl der Phasen ist, desto mehr nähert sich der erzeugte 
pulsierende Gleichstrom einem Strom konstanter Spannung. 

Die Hewitt 'sehe Beobachtung bedeutet insofern eine interessante 
Erweiterung der Kenntnis von den pulsierenden Gleichströmen im Wechsel- 
strombogen, als die von Hewitt verwendeten Bogenlängen sehr groß im 
Vergleich zu den langen Bögen Blondel's sind. Während man beim 
Metall — Kohlebogen nur unter besonders forcierten Verhältnissen Bögen 
von über 3 cm Länge erzeugt hat, sind die Bögen in der Hewitt'schen 
Lampe mehrere Dezimeter lang. Außerdem zeigt die Hewitt 'sehe Beob- 
achtung, daß der pulsierende Gleichstrom auch in einem Wechselstrom- 
bogen zwischen zwei verschiedenen Metallelektroden auftritt^). 

ۥ Im IVeehselstroiitboseii fliefsende WechselstrSme 
Terschiedener Perlodenzahl. 

§ 52. Yersnch von Penkert. 

Ein ähnliches Verhalten wie das auf Seite 95 für den Gleich- 
stromlichtbogen beschriebene fand Peukert^) auch für den durch 
Wechselstrom gespeisten Lichtbogen; auch einen solchen kann man durch 
Parallelschaltung eines Kondensators zimi Tönen bringen und kann so 
Wechselströme hoher Frequenz aus solchen niederer Frequenz erzeugen. 



>) Monasch, E.T.Z. 24, p. 336, 1903. 
«) Peukert, E.T.Z. 22, p. 468. 190L 



124 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

IV. Die elektromotopisehe Gegenkraft im 
Lichtbogen. 

§ 53. Erklärung der elektromotorischen Gegenkraft durch Thermo- 
elektrizität. 

Der konstante, von der Bogenlänge unabhängige Teil a der 
Spannung zwiscben den Elektroden in den Formeln 1 — 3 in § 19 wurde 
von Wild im Jahre 1860 dadurch zu erklären versucht, daß er annahm, 
der Bogen sei der Sitz einer thermoelektrischen Gegenkraft, welche der 
elektromotorischen Kraft der den Bogen speisenden Stromquelle ent- 
gegenwirke. Wenn eine solche thermoelektrische Gegenkraft im Bogen 
vorhanden ist, so müßte sie sich noch kurze Zeit nach dem Verlöschen 
des Lichtbogens, bevor sich die Elektroden vollständig abgekühlt haben, 
nachweisen lassen. Wild stellte deshalb einen Stromkreis her, der aus 
den Kohlen des Lichtbogens und einem Galvanometer bestand. Sofort 
nach der Unterbrechung des den Bogen speisenden Stromes erhielt er 
im Galvanometer einen starken Ausschlag. Wild gab der thermo- 
elektrischen Gegenkraft einen Wert zwischen 30 und 40 Volt. Herz- 
feld wiederholte im Jahre 1897 den Wild 'sehen Versuch, fand aber 
statt des erwarteten Wertes von 30 — 40 Volt folgende Spannungswerte: 
3 Sekunden nach Stromunterbrechung 1,9 Volt, 
10 - - - 0,67 Volt. 

Schon Edlund^) hatte im Jahre 1868 die Ansicht ausgesprochen, 
daß die elektromotorische Gegenkraft im Lichtbogen nicht thermoelek- 
trischen Ursprungs sein könne. Es schien ihm unmöglich, daß eine 
thermoelektrische Kraft einen sa bedeutenden Wert erreiche, wie ihn 
Wild gefunden hatte. E diu nd versuchte eine Veränderung der thermo- 
elektrischen Kraft festzustellen, indem er die Temperaturdifferenz der 
Elektroden verringerte. Er erhitzte die Kathode durch eine Bunsen- 
flamme. Hierdurch erwartete er eine Abnahme der thermoelektrischen 
Gegenkraft, konnte aber keine Abnahme derselben beobachten. Er ge- 
langt zu dem Schluß, daß die elektromotorische Gegenkraft im Licht- 
bogen von der Erwärmung der Elektroden unabhängig sei. Im Gegen- 
satz zu dieser Edlund 'sehen Behauptung stehen die in § 25 angeführten 
Untersuchungen von Groß und Shepard, Lecher und Herzfeld. 

Le Roux^) hält den Lichtbogen für den Sitz einer thermo- 
elektrischen Gegenkraft, da sich bei der „Wärmeentwickelung an der 



1) Edlund, Pogg. Ann. 134, p. 260, 1868. 
3) Le Roux, C. R. 92, p. 709, 1881. 



Thennoelektrische Gegenkraft. 125 

Berührungsstelle zweier heterogener Körper eine elektromotorische Kraft 
bildet, welche dem Strome entgegenwirkt". Er schaltet mit der Hand 
nach Unterbrechung des den Bogen speisenden Stromes ein Galvanometer 
von hohem Widerstand (Voltmeter) zwischen die Kohlen und beobachtete 
ungefähr Y5 Sekunde nach Stromunterbrechung die .dem Strome ent- 
gegengesetzt gerichtete thennoelektrische Kraft, deren Größe er nicht 
angibt. Der Versuch gelinge um so besser, je kürzer der Lichtbogen 
im Augenblicke des Verlöschens sei. Die Kohle ist nach Le Roux 
elektropositiv in Bezug auf die Gassäule. Jamin^) glaubt an die 
thermo elektrische Gegenkraft beim Wechselstromlichtbogen. Peukert^) 
bezweifelt, daß der Lichtbogen der Sitz einer thermoelektrischen Gegen- 
kraft sei. 

Feußner^) ist der Ansicht, daß die Gegenkraft nicht thermo- 
elektrischen Ursprungs sein kann, da sie auch beim Wechselstromlicht- 
bogen auftritt, bei „welchem die Temperatur an beiden Elektroden an- 
genähert gleich ist". 

Luggin*) glaubt nicht an die Existenz einer thermoelektrischen 
Gegenkraft im Lichtbogen. „Einer thermoelektrischen Gegenkraft steht 
die geringe Veränderlichkeit der Potentialdifferenz zwischen Anode und 
Lichtbogen und nicht zum mindesten die Tatsache entgegen, daß ver- 
schieden tief in den Bogen eingesenkte dünne Stifte trotz der enormen 
Temperaturdifferenz ihrer Spitzen so geringe Potentialdifferenzen auf- 
w^eisen." 

Duddell ^) unterscheidet zwei thermoelektrische Kräfte im Licht- 
bogen, welche bei der Berührung der Elektroden mit der Gassäule des 
Bogens entstehen, eine von ungefähr 17 Volt, welche dem Hauptstrom 
entgegenwirkt, also eine thermoelektrische Gegenkraft, und eine an der 
Berührungsstelle von Gassäule des Bogens und negativer Elektrode von 
ungefähr 6 Volt, welche in gleichem Sinne wie der den Bogen speisende 
Strom gerichtet ist. 

§ 54. Erklärung der elektromotorischen Gegenkraft durch 

Polarisation. 

Den konstanten Spannungsverlust von ungefähr 39 Volt im Kohle- 
lichtbogen nannte Edlund „Elektromotorische Gegenkraft" des Licht- 
bogens, indem er annahm, daß im elektrischen Lichtbogen analoge 



1) Ja min, C. R. 92, p. 1021, 1881. 
») Peukert, Z. f. E. 3, p. 111, 1885. 
») Feußner, Centr. f. El. 10, p. 3, 1888. 
*) Luggin, Wien, 98. IIa. p. 1125, 1849. 
*) Duddell, Proc. Roy. Soc. 68, p. 512, 1901. 



126 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

Polarisationserscheinimgen auftreten, wie in einer Flüssigkeitszelle und 
daß die mechanisclie Zerstäubung der Elektroden eine elektromotorische 
Kraft hervorbringe. Die elektromotorische Gegenkraft der Polarisation 
wirke der elektromotorischen Kraft der Stromquelle, welche den Bogen 
zu erzeugen sucht, entgegen und ein Lichtbogen kann erst entstehen, 
wenn die elektromotorische Gegenkraft der Polarisation von der elektro- 
motorischen Kraft der Stromquelle überwimden ist, also bei den von 
Edlund verwendeten Kohlen, wenn die elektromotorische Kraft der 
Stromquelle größer als 39 Volt ist. 

In der Tat sind verschiedene Erscheinungen beobachtet worden, 
welche auf eine Elektrolyse der Gase im Lichtbogen schließen lassen. 

Thomas^) entwarf ein Spektrum des Lichtbogens und fand, daß 
die Metalllinien vom positiven Pole zum negativen Pole hin an Helligkeit 
zunehmen. Der Kern des Bogens enthalte die Stoffe, welche Banden- 
spektra geben, also Kohlenstoff und Gyan. In der Aureole „wandern 
von der Anode zur Kathode die Metalldämpfe, welche sich nach diesem 
gewissermaßen elektrolytischen Transport oxydieren". Thomas sagt, 
der Bogen sei eine Art Gasvoltameter. Er bemerkt ferner, daß wenn 
der Bogen in einer Wasserstoffatmosphäre von ungefähr 10 cm Druck 
brennt, die Wasserstoff linien am negativen Pole viel heller seien. In 
einer elektrolytischen Zelle wandert auch das Metall und der Wasser- 
stoff von der Anode zur Kathode. 

Miss Baldwin^) findet, daß beim Spektrum des Kohlelichtbogens 
die Kohlenbanden am stärksten am positiven Pole auftreten. Führte sie 
Metalle in die positive Kohle ein, so traten die Metalllinien stärker am 
negativen Pole auf. Die stärker elektropositiven Metalle K, Na, Li, Ba, 
Sc, Ca, traten stärker am negativen Pole auf als die schwächer elektro- 
positiven Metalle Cd, Zn, Cu, Ag. 

Wilson imd Fitzgerald^) untersuchten das Verhalten des Kohle- 
lichtbogens in einer Wasserstoffatmosphäre, welche Kohlenwasserstoffe 
enthielt. Es zeigte sich, daß an der positiven Kohle graphitische 
Kohle abgelagert worden war, während sich an der negativen Kohle 
nichts derartiges zeigte. Die Kohlenwasserstoffe scheinen also im Licht- 
bogen elektrolysiert und der Kohlenstoff an die Anode gewandert 
zu sein. 

Auch Foley*) schließt aus spektroskopischen Beobachtungen, daß 
die Gase des Lichtbogens elektrolysiert werden. 



^) Thomas, CR. 119, p. 728, 1894. 

2) Miss Baldwin, Phys. Rev. 3, p. 370, p. 448, 1895. 

3) Wilson and Fitzgerald, Proc. Roy. Soc. 365, p. 377, 1897. 
^) Foley, Phys. Rev. 5, p. 129, 1897. 



Elektromotorische Gegenkraft der Polarisation. 



127 



Immerhin ist es möglich, daß die hier angeführten elektrolytischen 
Erscheinungen ihr Entstehen mehr Zufälligkeiten und sekundären Er- 
scheinungen verdanken als einer Elektrolyse der Bogengase. 

Wenn eine elektromotorische Gegenkraft der Polarisation im Licht- 
bogen vorhanden ist, so müßte sie sich noch kurze Zeit nach dem Ver- 
löschen des Bogens nachweisen lassen. Zum Nachweis dieser elektro- 
motorischen Gegenkraft der Polarisation benutzte Edlund^) die in Fig. 67 
dargestellte Versuchsanordnung. Durch einen Hebelumschälter konnte eine 
leitende Verbindung zwischen n und n' (Stellimg I) oder zwischen 1 und 1' 
(Stellung II) hergestellt werden. Lag der Umschalter zwischen n und n', 
so floß der Strom der Batterie in den Bogen L imd der Bogen brannte. 
"Wurde hingegen der TJmschalthebel in die Lage 1 1' gebracht, so war die 
Verbindung mit der Stromquelle unterbrochen und der Bogen war ver- 

n I n' 



<p 



JE^^^ 



Fig. 67. 

loschen. Trotzdem zeigte das Galvanometer G einen Ausschlag. E dl und 
ließ das Umwerfen des Umschalthebeis durch ein fallendes Gewicht be- 
wirken. Die Zeit, welche verging, bis der Kontakt zwischen n und n' 
gelöst und bei 1 und 1' hergestellt war, betrug bei Edlund Yqo Sekunde. 

Latsch in off 2) schloß auf Grund seiner Versuche nach Edlund, 
daß im Lichtbogen eine elektromotorische Gegenkraft der Polarisation 
vorhanden sei, für welche er den Wert von ungefähr 23 Volt fand. 

Joubert^) vergleicht die Vorgänge im Lichtbogen mit denen in 
einem Voltameter und nimmt eine elektromotorische Kraft der Polari- 
sation von ungefähr 30 Volt an. 

Fröhlich*) schließt seine Beobachtungen über die Elektroden- 
spannung mit folgender Betrachtung. „Für die Annahme einer Polari- 
sation im Lichtbogen spricht hauptsächlich die Verschiedenheit der Er- 
scheinungen an den beiden Kohlen und die Tatsache, daß zur Bildung 
des Bogens ein gewisses Minimum der Spannung vorhanden sein muß. 



1) Edlund, Pogg. Ann. 134, p. 250, 1868. 
') Latschinoff, Lum. El. 1, p. 198, 1879. 
5) Joubert, C. R. 91, p. 161, 1880. 
*) Fröhlich, E. T. Z. 4, p. 154, 1883. 



J28 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

Gegen dieselbe und für die Annahme eines Übergangswiderstandes 
spricht die Größe des mittelst der anderen Annahme gefundenen Wertes 
der Polarisation, welche ungefähr zehnmal so groß ist als alle bekanten 
Polarisationen." 

Peukert^) ist der Ansicht, daß eine durch Zerstäubung der Elek- 
troden hervorgerufene elektromotorische Gegenkraft, wie E dl und sie 
angenommen hatte, nicht so groß sein könne (39 Volt) imd außerdem 
mit der Stromstärke wachsen müsse. 

V. V. Lang2) versuchte den wahren Widerstand des Lichtbogens 
zu messen. Er schaltete in den Stromkreis von 58 — 64 Bunsenelementen 
zwei Kohlelichtbogen hintereinander und bestimmte den Widerstand 
dieses Kreises zwischen zwei Punkten gleichen Potentials, von denen der 
eine in der Mitte zwischen den beiden Lichtbögen und der andere in 
der Mitte der Batterie lag. Dann wiederholte er die Bestimmung, in- 
dem er jeden Bogen durch Widerstände ersetzte und die Stromstärke 
konstant hielt. V. v. Lang fand, daß sich ein Unterschied zwischen 
dem wahren Widerstand und dem aus der Elektrodenspannung und 
Stromstärke berechneten scheinbaren Widerstand ergab. Der schein- 
bare Widerstand war größer als der wahre Widerstand, deshalb nahm 
V. Lang an, daß eine gegenelektromotorische Kraft im Lichtbogen be- 
stehe, durch welche der Überschuß des scheinbaren Widerstandes über 
den wahren Widerstand hervorgerufen sei. 

Nebel^) gab Methoden zur Messung der elektromotorischen Kraft 
an, welche nur ein Bogenlicht benötigen, im übrigen aber der 
V. Lang' sehen Methode gleichen. Da die elektromotorische Gegenkraft 
mit wachsendem Kohlendurchmesser abnimmt, schließt er, daß sie nicht 
von derselben Natur sein könne wie die elektromotorische Gegenkraft 
der Polarisation bei Flüssigkeiten. 

Uppenborn*) findet, daß die Größe a der Fröhlich' sehen Formel 
mit der Stromdichte abnimmt. Daher ist er der Ansicht, daß a im 
Lichtbogen nicht einer elektromotorischen Gegenkraft, sondern einem 
Übergangswiderstand entspricht. 

Arons^) bestimmte mit einer Brückenmethode und einem Licht- 
bogen den wahren Widerstand des Lichtbogens und erhielt eine gegen- 
elektromotorische Kraft von 39,6 — 40,6 Volt je nach der Stromstärke. 



1) Peukert, Z. f. E. 3, p. 111, 1885. 
3) V. V. Lang, Centr. f. El. 7, p. 299, 316, 443, 1885. 
«) Nebel, Exner's Repert. 22, p. 492, 527, 1886. 

*) Uppenborn, Berichte der elektrotechnischen Versuchsstation. München, 
No. 6, p. 3, 1886. 

«^) Arons, Wied. Ann. 30, p. 95, 1887. 



Elektromotorische Gegenkraft der Polarisation. 129 

Y. V. Lang*) bestimmte wieder nach seiner Methode von 1885 
den wahren Widerstand des Lichtbogens und fand als elektromotorische 
Gegenkraft 37 Yolt. 

Lecher^) stellte einen Versuch über den Nachweis einer elektro- 
motorischen Gegenkraft im Lichtbogen an, welcher das Gegenteil des 
Edlund'schen Versuches beweist. Während bei Edlund die Zeit 
zwischen Verlöschen des Lichtbogens und Einschalten des Galvano- 
meters Yßo Sekunde betrug, erfolgt dies bei Lecher gleichzeitig. Die 
Versuchsanordnung von Lecher ist in Figur 68 dargestellt. D bedeutet 
eine Dynamomaschine, von welcher die Leitimg über a zum Kohlelicht- 
bogen L führt, von da über a' durch einen Konmiutator c c zum 
Galvanometer G und anderseits wieder von hier durch den Konmiutator 
c c zurück über b' b zur Maschine. Die Galvanometemadel war mit 
einer passenden Hemmung versehen, sodaß sie nur nach einer Seite aus- 
schlagen konnte. Die Ablesimg erfolgte mit Spiegel und Femrohr. Da 



Fig. 68. 

jedoch der volle Strom der Maschine die Nadel weit über die Skala 
hinausgetrieben hätte, war dem Galvanometer ein passender Widerstand 
d vorgeschaltet. Zunächst wurde der Kommutator so gestellt, daß die 
Nadel sich bei brennendem Lichtbogen frei bewegen konnte und eine 
genau bestimmte Ablenkung zeigte. Hierauf wurde zuerst der Kommu- 
tator umgelegt; wurde jetzt der Bogen wieder entzündet, so wäre der 
Ausschlag ebenso groß wie früher, aber in entgegengesetzter Richtung 
erfolgt, wenn die Galvanometernadel nicht durch die Hemmung am 
Nullpunkt zurückgehalten wäre. Lech er entfernte nun den Neben- 
schluß d und berechnete, daß der Ausschlag der Nadel ohne Hemmung 
das 5 — 7 fache der ganzen Skala betragen hätte. In der Leitung der 
Dynamomaschine liegt also nur der Lichtbogen und das Galvanometer, 
welches ohne Hemmung einen bedeutenden Ausschlag geben würde. 
Jetzt brachte Lecher die beiden Punkte a und b durch einen metallischen 
Kontakt in Verbindung; die Maschine ist also kurz geschlossen und 
wirkt nicht mehr auf die übrige Leitung, die ihrerseits auch ein ge- 
schlossenes System ist. Wäre nun in L eine elektromotorische Gegen - 



J) V. V. Lang, Wied. Ann. 31, p. 384, 1887. 
>) Lecher, Wien. 95, H. p. 992, 1887. 
Monasch. 



130 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

kraft tätig, so würde der durch dieselbe erzeugte Gegenstrom unbeein- 
flußt von der Hemmung einen Ausschlag des Galvanometers in entgegen- 
gesetzter Richtung erzeugen müssen. Eine derartige Hemmung wird 
ebenso wie die anliegende Galvanometemadel ein wenig federn, es wird 
somit bei diesem plötzlichen Kurzschlüsse ein kleiner Ausschlag erfolgen, 
der aber, selbst wenn man ihn auf Rechnung einer Gegenkraft setzen 
würde, höchstens zu einem Werte von 2 Volt führen würde. Aber selbst 
gegen diesen kleinen Wert spricht ein weiterer Versuch, daß der Aus- 
schlag gleich bleibt, wenn der Kurzschluß statt bei a b bei a' b' erfolgt. 

Feußner^) machte darauf aufinerksam, daß der "Widerstand des 
Lichtbogens nicht von der Stromstärke unabhängig sei. Infolgedessen 
seien die Methoden zur Bestimmung des wahren Widerstandes des 
Bogens von v. Lang, Arons, Fröhlich für den Bogen nicht anwendbar, 
da sie auf dem Ohm 'sehen und dem Kirchhoff 'sehen Gesetze beruhen, 
welche die Unabhängigkeit des Widerstandes von der Stromstärke zur 
Voraussetzung hätten. Nach den Methoden von v. Lang, Arons und 
Fröhlich werde nur ein Bruchteil des wahren Bogenwiderstandes ge- 
messen. 

Dubs^) ahmt die im Lichtbogen auftretenden Erscheinungen auf 
nicht elektrischem Wege nach. Er stellte zwei Kohlenplatten in einer 
Entfernung von 1 mm von einander auf und leitete den Strahl einer 
Gebläseflamme so über die eine, daß die abgerissenen Kohlenteilchen 
die andere trafen. Die beiden Kohlenplatten waren mit einem Galvano- 
meter verbunden, welches beim Wandern der Kohlenteilchen eine Ab- 
lenkung zeigte. Dubs erklärte die gegenelektromotorische Kraft des 
Lichtbogens durch die Arbeit des Abreißens der Elektrodenteilchen. Bei 
Kupferplatten war der Ausschlag des Galvanometers geringer, bei Eisen- 
platten trat er nicht auf. 

Luggin^) bestimmte den „wahren" Widerstand des Lichtbogens 
nach einer der von Lang' sehen ähnlichen Methode. Er gelangt zu dem 
Ergebnis, daß 0,005 Sekunden nach der Stromimterbrechung keine irgend 
bedeutende elektromotorische Kraft im erlöschenden Lichtbogen vor- 
handen sei. 

Stenger*) vermutet, daß die Lecher' sehe Methode nicht empfind- 
lich genug sei, weil sie ein Galvanometer von geringem Widerstand 
benutzt, während möglicherweise der Widerstand des erlöschenden 
Bogens sehr groß ist. Stenge r schaltet in den Stromkreis einer 



1) Feußner, Centr. f. El. 10, p. 3, 1888. 

2) Dubs, Centr. f. El. 10, p. 649, p. 749, 1888. 

3) Luggin, Wien. 98, IIa. p. 1192, 1889. 
*) Stenger, E. T. Z. 13, p. 112, 1892. 



Elektromotorische Gegenkraft der Polarisation. 131 

Schuckert' sehen Flachringmaschine mit Nebenschlnßwicklung 1. ein 
Kohlrausch'sches Federgalvanometer zur Messung des normalen 
Stromes, 2. eine mit einseitiger Hemmung ausgerüstete Tangentenbussole, 
3. eine Bogenlampe, 4. einen Ballastwiderstand und 5. eine Akkumu- 
latorenbatterie von fünf hintereinandergeschalteten Elementen ein. Der 
negative Pol der letzteren ist mit der positiven Kohle verbimden. 
Während nun die Lampe normal brennt, werden gleichzeitig die Akku- 
mulatoren geladen und die Tangentenbussole reagiert nicht infolge der 
einseitig wirkenden Hemmung. Wird jetzt die Maschine so kurz ge- 
schlossen, daß die 5 erwähnten Apparate außerhalb des Kurzschlusses 
liegen, so erlischt die Lampe und sofort schlägt die Galvanometemadel 
oft um mehr als 90° aus. Daraus folgt, daß die Gasstrecke kurze Zeit 
nach der Unterbrechung des Hauptstromes so gut leitet, daß selbst ein 
so unempfindliches Galvanometer reagiert. Entfernt man aber die Akku- 
mulatoren und wiederholt den Versuch in derselben Weise, so zeigt das 
Galvanometer nach Herstellung des Kurzschlusses keine Ablenkung. 

Durch diesen Versuch hält Stenger es für erwiesen, daß eine 
elektromotorische Gegenkraft im Lichtbogen nicht vorhanden ist. 

Gold^) konnte „gleich nach dem Verlöschen" des Lichtbogens 
eine elektromotorische Gegenkraft im Lichtbogen nicht nachweisen. 

Arons^) n^hm den St enger 'sehen Versuch wieder auf in der 
Absicht, einerseits die Grenze der elektromotorischen Kraft festzustellen, 
welche die Akkumulatorenbatterie mindestens haben muß, um nach dem 
Verlöschen des Lichtbogens einen Stromschluß zwischen den Kohlen- 
elektroden zu erzeugen, andererseits um diejenige Spannung der Batterie 
zu ermitteln, welche eben ausreicht, wenn auch nur auf kurze Zeit, den 
Lichtbogen in der entgegengesetzten Richtung zu betreiben. Die Ver- 
suchsanordnung von Arons war dieselbe wie bei Stenger, nur ver- 
wendete Arons als Stromquelle anstatt einer Dynamomaschine die 
Leitung eines Elektrizitätswerkes (105 — 110 Volt). 

Abweichend von den Versuchen von Stenger fließt bei Arons 
bei 5 Akkumulatoren (10 — 11 Volt) noch kein Strom durch den ver- 
löschten Lichtbogen. Der Strom tritt erst bei 18 Volt auf. Von hier 
steigt er mit wachsender Voltzahl außerordentlich rasch und liefert 
schon bei 28 Volt gelegentlieh, bei 30 Volt ziemlieh regelmäßig einen, 
wenn auch nur sehr kurze Zeit dauernden Bogen in entgegengesetzter 
Eichtung. 

Arons gelangt zu dem Ergebnis, daß „der Zustand der Kohlen- 
elektroden und der Gasstrecke nach dem Verlöschen des elektrischen 



1) Gold, Wien. 104, IIa, 815, 1895. 
3) Arons, Wied. Ann. 57, p. 188, 1896. 

9» 



132 ^ Elektrische Erscheinangen im Lichtbogen. 

Lichtbogens ein derartiger sei, daß es einer bestimmten äußeren elektro- 
motorischen Kraft bedarf, um einen Strom durch die Gasstrecke zu 
senden; es handelt sich also hierbei nicht um die Überwindung eines 
einfachen, wenn auch mit der Zeit schnell wachsenden Widerstandes, 
wie man nach dem vereinzelten Versuche Stenger 's glauben könnte. 
Die Beobachtungen an dem im umgekehrten Sinne fortbrennenden Licht- 
bogen deuten darauf hin, daß die elektromotorische Kraft der Akku- 
mulatorenbatterie anfangs eine Unterstützung durch eine vorhandene 
elektromotorische Gegenkraft im Lichtbogen erfährt, die sehr rasch 
verschwindet." 

Herzfeld schließt aus seinem in § 10 beschriebenen Versuche, 
„daß die vermeintliche Gegenkraft im Lichtbogen nicht die Folge einer 
Polarisation der Elektroden durch die abgeschiedenen festen Kohlen- 
teilchen sein kann. Denn die Spannung änderte sich nicht mit der Zahl 
der Kohlenteilchen, die wirklich von der einen Elektrode zur anderen 
gelangten. Eine Polarisation hätte jedoch nur noch durch die gas- 
förmigen Teile des Lichtbogens hervorgerufen werden können. Um zu 
untersuchen, ob das elektrische Feld auch diese beeinflußt, wurde ein 
vergrößertes Bild von ihm durch einen Spektralapparat betrachtet, 
dessen Spalt senkrecht oder parallel zu den elektrischen Kraftlinien 
stand. Eine Veränderung konnte beim Erregen des elektrischen Feldes 
nicht nachgewiesen werden". 

Blondel^) schloß aus folgendem Versuch, daß keine elektro- 
motorische Gegenkraft im Lichtbogen vorhanden sei. Der einen Licht- 
bogen speisende Gleichstrom wird periodisch in sehr kurzen Zwischen- 
räumen unterbrochen und während jeder Stromunterbrechung wird ein 
Galvanometer an die Elektroden des Lichtbogens gelegt. Diese Vor- 
gänge werden durch einen rotierenden Kommutator besorgt. Die B 1 o n d e 1- 
sche Anordnung der Apparate ist in Fig. 69 dargestellt. Der Konmiu- 
tator T, welcher durch einen Gleichstrommotor mit konstanter Geschwin- 
digkeit gedreht wird, besteht aus einer Ebonittrommel, auf welcher zwei 
Kupferringe b angebracht sind. Der Bing b rechts trägt einen breiten 
Ausschnitt, in welchen ein Segment a eingelassen ist, welches mit 
b links in Verbindung steht, und zwei isolierte Kupferplättchen cc. 
Der Koromutator machte in der Sekunde ungefähr 40 Umdrehimgen. 
Der Einschnitt des Binges b beträgt nahezu Yg des Umfanges. 
Die Bogenlampe wird von einer Akkumulatorenbatterie B gespeist, 
welche imgefähr 70 Volt Spannung besitzt. Der Strom der Batterie 
durchfließt nacheinander einen Beruhigungswiderstand S, den Kom- 
mutator zwischen den Bürsten M und P durch den Bing b, die 



1) Blond el, C. R. 125, p. 164, 1897. 



Elektromotorische Gegenkraft der Polarisation. 



133 



Bogenlampe EF und den Umschalter C. Bei jeder Umdrehung ist der 
Strom während Y5 X Y40 = Y200 Sekunde unterbrochen, während der Aus- 
schnitt des Einges b unter der Bürste P vorbeirotiert. Wenn der Bogen 
ruhig brennt, wird eine leitende Verbindung zwischen q und r hergestellt, 
sodaß der Bogen imd ein Galvanometer hintereinander kurzgeschlossen 
sind, wenn das Kupferplättchen a unter der Bürste P vorbeiwandert. 
Das Galvanometer muB sehr empfindlich sein. Blondel verwendete zu 
seinen Yersuchen ein Deprez-d' Ar sonval- Galvanometer. Bei der 
Blondel 'sehen Anordnung hat man nicht den Einfluß der Abkühlung 
des Bogens auf sein physikalisches Verhalten während der Stromunter- 




I ^ \vvv » — •|'|«M«M'l'H'l'hl»l»l- 

S B 

Fig. 69. 



brechung zu befürchten. Wenn also im Bogen eine gegenelektromotorische 
Kraft vorhanden ist, muß sie im Galvanometer G einen Ausschlag hervor- 
rufen. Eine Hilfsbatterie p konnte in den Galvanometerkreis zur Bestim- 
mung des Wertes des Ausschlags und zur Prüfimg der Empfindlichkeit 
der Methode eingeschaltet werden^ Durch Umlegen des Umschalters G 
kann man den Lichtbogen durch einen Widerstand von demselben 
Stromverbrauch und Spannungs Verlust wie der Lichtbogen selbst ersetzen. 

Die Ablenkungen im Galvanometer, die Blondel erhielt, würden, 
wenn sie von einer elektromotorischen Gegenkraft herrühren würden, 
einer elektromotorischen Gegenkraft von nur maximal 0,16 Volt ent- 
sprechen. Die Ablenkungen des Galvanometers waren kaum von ein- 
ander verschieden, wenn der Lichtbogen oder der Widerstand E ein- 
geschaltet war. 

Granquist^) wies nach, daß bei der Arons' sehen Methode von 
1896 das Galvanometer (Tangentenbussole) nicht empfindlich genug war, 
um den Strom bei einer Spannung unterhalb 18 — 22 Volt festzustellen. 
Granquist konnte gleich nach dem Erlöschen des Bogens einen Strom 
durch den Bogen mit einem einzigen Danie 11 -Element senden. Er 
gelangte zu dem Schluß, daß nach dem Verlöschen des Lichtbogens im 



^) Granquist, Beiblätter zu Wiedemann's Annalen, 1898, p. 243. 



134 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

Bogen keine größere elektromotorische Gegenkraft als von 0,227 Volt 
sein kann. Granquist nimmt an, daß die elektromotorische Gegen- 
kraft nur während des Brennens des Bogens bestehe und von der Zer- 
stäubungsarbeit herrühre, welche der Strom leistet. 

' Hotchkiß^) untersuchte die elektromotorische Gegenkraft des 

Lichtbogens mit einem Oscillographen von der Periode 0,0002 Sekimden. 
Er fand, daß, wenn eine elektromotorische Gegenkraft besteht imd noch 
0,0001 Sekunde nach der Stromunterbrechung vorhanden ist, sie nicht 
mehr als Yg Volt betragen kann. Aus anderen Untersuchimgen zieht er 
den Schluß, daß diese elektromotorische Gegenkraft nicht größer als 
1 Volt sein kann. 

Corbino und Liga^) speisten den Lichtbogen mit Strom, der 
durch einen Wehnelt-Unterbrecher 1000 mal in der Sekunde unter- 
brochen wurde. Sie stellten fest, daß nach der Unterbrechimg des 
Stromes keine elektromotorische Gegenkraft zu bemerken sei. 

Aus diesen Untersuchungen geht hervor, daß sich eine durch Polari- 
sation im Lichtbogen hervorgerufene elektromotorische Gegenkraft von 
so hohem Betrage, wie Edlund sie angenommen hatte, sofort nach dem 
Verlöschen des Lichtbogens nicht nachweisen läßt. Ob nicht während 
des Brennens des Lichtbogens in ihm eine elektromotorische Gegenkraft 
besteht, läßt sich aus diesen Versuchen nicht entscheiden. 

§ 55. Andere Erklärungen. 

Schon Schwendler^) hatte zur Erklärung des großen konstanten 
Teiles der Elektrodenspannung a angenommen, daß a durch einen Über- 
gangswiderstand und nicht durch eine gegenelektromotorische Kraft zu 
erklären sei, wobei der Übergangs widerstand nicht wie ein gewöhnlicher 
Widerstand von der Stromstärke unabhängig sei, sondern von ihr ab- 
hänge. Lech er deutete die Konstante a durch eine Arbeitsleistimg, 
welche der Strom im Lichtbogen leistet, „indem zur Überbrückung der 
Elektroden ein für allemal eine bestimmte Energiemenge verbraucht 
wird". Einen kleinen Anteil an der Konstanz der Konstante a schreibt 
er dem Umstände zu, daß die Elektrizität im Lichtbogen sich räumlich 
ausbreite. 

Feußner ist der Ansicht, daß die Verdampfung des Elektroden- 
materials die Größe des Übergangs Widerstandes bedingt. Er hatte auch 
den Satz ausgesprochen, daß a umso größer würde, je höher die Ver- 
dampfimgstemperatur des Elektrodenmaterials sei. Leider kennt man 



1) Hotchkiß, The American Physical Society, 27. IV. 1901. 

2) Corbino e Liga, Att. Ass. el. 5, 1901. 

8) Seh wen d 1er, The Electr. 2, p. 107, 117, 1879. 



Elektromotorische Gegenkraft. 135 

nicht die Siedepunkte von Gold, Platin, Silber, Kupfer, Eisen, Nickel, 
um diese Beziehung für die Metalle zu prüfen. Außerdem ist die Ver- 
dampfung erst die Folge der Stromwärme; sie kann also nicht die Ur- 
sache des elektrischen Arbeitsaufwandes sein. 

Blondel^) schließt aus den Vorgängen im Wechselstromlichtbogen, 
daß der Widerstand des Lichtbogens sich mit der Stromstärke ändert. 
Der Strom wird zu gleicher Zeit wie die Spannung null, während das 
Bestehen einer elektromotorischen Gegenkraft, die durch Polarisation 
hervorgerufen wäre, ein Voreilen des Stromes bewirken müßte. Die 
einzige Polarisation, die man zulassen könnte, wäre eine solche, die in 
ihrem Entstehen und Verschwinden den periodischen Schwankungen des 
Wechselstromes folge; wenn diese bestehe, so unterscheide sie sich nicht 
in ihren sichtbaren Wirkungen von einem Widerstände. Auf Grund des 
im vorigen Paragraphen beschriebenen Versuches schließt Blondel, daß 
der Lichtbogen sich wie ein gewöhnlicher Widerstand verhält und keine 
gegenelektromotorische Kraft von der von Edlund angegebenen Größe 
zeigt. An der Oberfläche der positiven Elektrodenspitze 2) biete der 
Bogen einen großen Übergangs widerstand dar. 

Herzfeld spricht (1897) die Ansicht aus, daß sich an der Grenze 
zwischen der positiven Elektrode imd dem Lichtbogen eine Schicht von 
hohem Widerstände befinde. Diese Schicht werde durch die Joule 'sehe 
Wärme erhitzt und spiele dieselbe Rolle wie die Wasserstoffschicht im 
Schweiß verfahren von Lagrange und Hoho. 

Frau Ayrton^), wohl die gründlichste Kennerin des Kohlelicht- 
bogens bei Gleichstrom, zeigte, daß die Konstante a der Fröhlich' sehen 
Formel, welche der Konstante a der Ayrton' sehen Formel entspricht, 
aus zwei Teilen besteht: nämlich aus einem Spannungsabfall von Y5 a 
an der positiven Elektrode und einem Spannungsabfall von Yg a an der 
negativen Elektrode. Daraus geht hervor, daß die konstante elektro- 
motorische Gegenkraft, wie bis dahin au genommen worden war, nicht 
ihren Sitz allein am Krater haben kann. Frau Ayrton ist der Ansicht, 
daß der große Spannungsabfall am Krater durch eine Dampfschicht 
von hohem Widerstände hervorgerufen ist, welche zwischen der 
positiven Elektrode und der Gassäule des Bogens ihren Sitz hat. Der 
kleine Spannungsabfall an der negativen Kohle sei möglicherweise durch eine 
elektromotorische Gegenkraft zu erklären, welche aber größer ist, als alle 
bekannten elektromotorischen Gegenkräfte in Zellen, jedoch bedeutend 
kleiner als die von Edlund und Wild vermutete Gegenkraft von 40 Volt. 



Blondel, Lum. El. 49, p. 617, 1893. 

') Blondel, iDdustrie electrique 4, p. 329, 1895. 

3) Mrs. Ayrton, Phil. Trans. 199, A, p. 299. 1902. 



136 Elektrische Erscheinungen im Lichtbogen. 

Vogel*) sucht die elektromotorische Gegenkraft durch die zur 
Dissoziation der Gase im Lichtbogen notwendige Arbeit zu erklären, 
welche ein wichtiges Hilfsmittel zur Bestimmung der Atomverbindungs- 
wärmen darstelle. 

Wiedemann*) spricht die Vermutung aus, daß der Lichtbogen 
eine Eeihe diskontinuierlicher Entladungen der Elektrizität sei. Es 
ließen sich auch unter diesem Gesichtspunkte die Spannungserscheinungen 
im Lichtbogen erklären. Schon A. de la Eive^) sagte im Jahre 1849 
„ . . . um so mehr, als der Volta'sche Bogen viel eher als das Er- 
zeugnis einer Eeihe imterbrochener, einander mit außerordentlicher 
Easchheit folgender Ströme, denn als das eines vollkommen stetigen 
Stromes betrachtet werden kann." 

Bezold^j leitete unter der Annahme, daß im Lichtbogen diskonti- 
nuierliche Entladungen stattfinden, die Edlund'sche Formel ab. 

Lecher stellte (1887) experimentell eine Diskontinuität in der 
Entladung des Eisen- und Platinlichtbogens bei Gleichstrom fest. Für 
Kupfer und Silber konnte er diskontinuierliche Entladungen nicht nach- 
weisen, vermutet aber, daß sie so schnell erfolgen, daß seine Methode 
nicht empfindlich genug war, um sie festzustellen. 

Arons*) stellte eine Diskontinuität in der Entladung beim Queck- 
silberlichtbogen fest. 

Guye und Monasch®) stellten fest, daß im hochgespanntenWechsel- 
stromlichtbogen in der kritischen Zone, bei Bogenlängen, die kleiner 
als 3 nmi waren, die Entladung in jeder halben Periode des Wechsel- 
stromes diskontinuierlich für die reinen Metalle Platin, Gold, Silber, 
Kupfer, Nickel, Aluminium, Magnesium, Eisen und Kadmium ist. 

Stenger^) behauptet, es gibt „kein unbedingt sicheres Kennzeichen 
dafür, ob man eine gegebene Entladung als Glimmentladung oder Bogen- 
entladung anzusehen hat, sondern es existiert zwischen den so sehr 
verschiedenen typischen Fällen beider Formen ein stetiger Übergang. 
Bei der Glimmentladung findet der große Spannungsabfall an der 
Kathode statt, beim Lichtbogen an der Anode". 



1) Vogel, Exner's Repertorium, 26, p. 54, 1890. 

2) G. Wiedemann, Die Lehre von der Elektrizität, Band IV, 2, p. 835, 
p. 855, 1885, Braunschweig. 

3) A. de la Rive; Pogg. Ann. 76, p. 286, 1849. 
*) Bezold, Pogg. Ann. 139, p. 552, 1870. 

*) Arons, Wied. Ann. 58, p. 73, 1896. 

«) Guye und Monasch, Ecl. El. 34, p. 305, 1903. 35, p. 18, 1903. 

^) Stenger, Wied. Ann. 25, p. 31, 1885. 



Viertes Kapitel. 

Der Lichtbogen im magnetischen Felde. 



§ 56. Wirkung des Erdmagnetismus. 

Da der elektrische Lichtbogen eia von einem Strome durchflossener 
leicht beweglicher Leiter ist, so muß er von einem Magneten in seiner 
Lage beeinflußt werden. Der Einfluß von Magneten auf Lichtbögen 
wurde schon von Davy*) beobachtet. Der zwischen horizontalen Elek- 
troden brennende Lichtbogen wird durch die erhitzte Luft bestimmt, 
eine nach oben gewölbte Biegung anzunehmen. Denkt man sich durch 
die glühenden Anfangspunkte des Lichtbogens eine senkrechte Ebene 
gelegt, so liegt nach Casselmann^) der höchste Punkt des Bogens nie 
in dieser Ebene, sondern mehr oder weniger weit auf der einen Seite 
von der Ebene entfernt. Casselmann untersuchte diese Abweichungen 
des Bogenscheitels, indem er die Elektroden stets in derselben Horizontal- 
ebene erhielt und bei verschieden zum magnetischen Meridian gerichteten 
Strömen die Abweichungen des Bogenscheitels beobachtete. In der fol- 
genden Tabelle sind seine Beobachtungen zusammengestellt. 



Richtimg des Stromes 


Abweichung des Bogenscheitels 
aus der Vertikalebene 


von N 


nach S 




nach 


- NW 


- 


SO 




- NO 


- W 


- 







- N 


- sw 


- 


NO 




- NW 


- s 


- 


N 




- W 


- so 


- 


NW 




- SW 


- 


- 


W 




- s 


- NO 


- 


SW 




- so 



1) Davy, Phil. Trans. 2, p. 427, 1821. 

») Casselmann, Pogg. Ann. 63, p. 589, 1844. 



138 ^6^ Lichtbogen im magnetischen Felde. 

Diese Abweichungen des Bogenscheitels aus der Yertikalebene 
sind durch das magnetische Feld der Erde verursacht und zeigen, daß 
die Richtung der Ablenkung dieselbe wie bei der Wirkung eines festen 
Magneten auf einen beweglichen Stromkreis oder eines festen Strom- 
kreises auf einen beweglichen Stromkreis ist. Denkt man sich das 
magnetische Feld der Erde durch einen Strom ersetzt, der um den 
Äquator von Osten nach Westen fließt, und fließt der Strom im Licht- 
bogen auch von Osten nach Westen, so haben wir zwei parallele gleich- 
gerichtete Ströme. Dieselben müssen sich anziehen und da nur der 
Lichtbogen beweglich ist, wird er von dem festen, um den Äquator 
fließenden Strome angezogen, also nach Süden abgelenkt. Die Ablen- 
kungen in jeder Lage des Lichtbogens zum magnetischen Felde der 
Erde kann man bestimmen, wenn man sich vergegenwärtigt, daß parallele 
gleichgerichtete Ströme sich anziehen, parallele entgegengesetzt gerichtete 
sich abstoßen und zwei sich kreuzende Ströme sich anziehen, wenn 
beide nach dem Kreuzungspunkt hinfließen, andernfalls sich abstoßen. 

Der Einfluß des erdmagnetischen Feldes auf den elektrischen 
Lichtbogen läßt sich nach S. P. Thompson^) gut erkennen, wenn man 
einen Wechselstromlichtbogen in einem rotierenden Spiegel betrachtet, 
dessen Achse horizontal ist. Der Wechselstrom fließt während der 
ersten Hälfte einer Periode in einer, während der anderen Hälfte der 
Periode in der entgegengesetzten Richtung. Fließt er in der ersten 
halben Periode z. B. von Osten nach Westen, so wird der Bogen nach 
Süden abgelenkt; in der zweiten Hälfte der Periode fließt der Strom 
dann von Westen nach Osten ; der Bogen wird nach Norden abgelenkt. 
Im rotierenden Spiegel sieht man für jede halbe Periode ein Bild des 
Lichtbogens. Die Bilder der ersten halben Periode sind nach links 
gebogen, die der zweiten halben Periode aber nach rechts. 



§ 57. Wirkung künstlicher Magnete. 

Casselmann untersuchte auch den Einfluß künstlicher Magnete 
auf den Lichtbogen. Die Elektroden standen horizontal und der Strom 
floß durch den Lichtbogen von Osten nach Westen. Casselmann brachte 
nun einen Magneten in verschiedene Stellungen zum Lichtbogen. Die 
beobachtete Ablenkung ist die Resultierende aus einer kleinen Kom- 
ponente, die durch den Erdmagnetismus hervorgerufen ist und bei der 
Versuchsanordnung den Bogen konstant nach Süden ablenkte. Die 
andere Komponente der Ablenkung ist durch den Magneten hervor- 



') S. P. Thompson, El. Rev. 37, p. 572, 1895. 



Wirkung künstlicher Magnete. 



139 



gerufen. Die Beobachtungen Casselmanns sind in folgender Tabelle 
zusammengestellt. 



SteUimg 

des Magnets zum 

Lichtbogen 



Richtung 

des Nordpols des 

Magnets 



Ablenkung des Lichtbogens 
aus seiner ursprünglichen Stellung 



Nördlich 

Südlich 

Oberhalb 

Nördlich 

Unterhalb 

Südlich 

Oberhalb 

Nördlich 



Nach Süden 

oben 

- Norden 
unten 

- Norden 
unten 

Süden 

oben 



Nach Süden, weit mehr als ursprünglich 
und mit der Wölbung nach unten. 

Nach Süden, etwas mehr nach unten als 

ursprünglich und etwas weniger als in 1. 

Etwas weniger nach Süden als ursprünglich. 

Etwas nach Norden. 

Nach Norden, mit Wölbung nach oben. 

Weiter nach Norden als in 5. 

Noch weiter nach Norden als in 6 mit 
der Wölbung nach unten. 

Nach Süden mit der Wölbung nach unten. 



Der Lichtbogen wurde von dem Magneten angezogen, wenn letzterer 
sich in einer Stellung befand, in welche eine bewegliche Magnetnadel 
durch den Strom gebracht worden wäre, abgestoßen dagegen, wenn der 
Magnet sich in der entgegengesetzten Stellung befand. 

Wurde ein Hufeisenmagnet dem horizontalen Lichtbogen so genähert, 
daß sein Nordpol über und sein Südpol unter der Mittellinie der Elek- 
troden stand und dann mit dem Nordpol voran um den Bogen so be- 
wegt, daß der Bogen stets zwischen den beiden Polen blieb, so wurde 
der Bogen in das Hufeisen hineingezogen. Stand der Südpol oben und 
der Nordpol unten, so wurde der Lichtbogen bei der Bewegung des 
Hufeisenmagnets aus dem Hufeisen heraus geneigt. 

Quet^) fand, daß auch bei feststehendem Elektromagnet der 
Bogen „weggeblasen" wurde. 



§ 58. Magnetische Rotation. 

Wenn man an Stelle der einen Kohlenelektrode einen Stahlmagnet 
verwendet, oder einen Eisenstab, welcher mit Kupferdraht umwickelt ist 
und durch einen Strom magnetisch gemacht werden kann, so rotiert der 
Bogen um die magnetische Elektrode. Die magnetische Rotation des 
Lichtbogens wurde von Walker 2) im Jahre 1837 entdeckt. War der 



1) Quet, C. R., 34, p. 805, 1852. 

») Walker, Pogg. Ann. 54, p. 514, 1841. 



140 ^^^ Lichtbogea im magnetischen Felde. 

Nordpol Anode, so rotierte der Bogen im Sinne des Uhrzeigers. War der 
Südpol des Magnets Anode, so war die Eotationsrichtung umgekehrt. 

Bei Casselmann's Versuchen über die magnetische Rotation des 
Bogens floß der Strom im Bogen von Osten nach Westen. War der 
Südpol Anode, so geschah die Rotation des horizontalen Lichtbogens 
von Norden „unten herum nach Süden". War der Nordpol Anode, so 
rotierte der Bogen in entgegengesetztem Sinne. War der Südpol Kathode, 
so rotierte der Bogen von Norden unten herum nach Süden. War der 
Nordpol Kathode, so rotierte der Bogen in umgekehrter Richtung. Die 
Rotation des Bogens findet also in derselben Richtimg statt, in welcher 
ein stromdurchflossener Leiter rotieren würde, der senkrecht gegen den 
Magnetpol gerichtet ist. 



§ 59. Elektrodenspannnng im magnetischen Felde. 

De la Rive^) hatte beobachtet, daß ein Lichtbogen in einem 
magnetischen Felde „nicht eher zu stände konmien kann, als bis man 
die Elektroden einander viel weiter nähert, als wenn der Bogen sich 
nicht im magnetischen Felde befindet". In dem Augenblicke, in welchem 
ein Lichtbogen in einem starken magnetischen Felde entsteht, hört man, 
nach de la Rive, „ein sehr starkes Geräusch, ähnlich dem scharfen 
Zischen, mit welchem der Wasserdampf aus einer Lokomotive entweicht. 
Das Geräusch verschwindet gleichzeitig mit der Magnetisierung". 

Der Bogen, der in ein magnetisches Feld gebracht wird, geht 
leicht aus. Versucht man, den Bogen in einem starken magnetischen 
Felde zu erzeugen, so verlöscht er sofort nach der Erzeugung mit einem 
lauten Knall. Bei höherer Spannung wird der Bogen im magnetischen 
Felde in eine längere Flamme ausgeblasen und verlöscht schwerer. Das 
Verlöschen des Bogens im magnetischen Felde hängt von der Stärke 
des magnetischen Feldes und von der Spannung der den Bogen speisenden 
Stromquelle ab. Diese Verhältnisse bedürfen noch quantitativer Er- 
forschung. 

Joubert^) fand, daß bei einem Wechselstromlichtbogen, der 
in einem magnetischen Wechselfelde brannte, das von demselben Strome 
wie der Bogen selbst erzeugt wurde, der Spannungsverlust im Bogen 
größer ist, als wenn der Bogen nicht in einem magnetischen Felde brennt, 
und daß der Spannungsverlust umso größer wird, je mehr die Stärke 
des magnetischen Feldes gesteigert wird. 



1) de la Rive, Pogg. Ann. 76, p. 281, 1849. 
«) Joubert, C. R.91, p. 161, 1880. 



Anwendungen des Einflusses von Magneten auf Lichtbögeu. 141 



§ 60. Anwendungen. 

Jamin hatte die Wirkung eines Magnets auf den Lichtbogen bei 
seiner Kerze angewendet. Seine Kerze unterschied sich von der Jabloch- 
koff 'sehen dadurch, daß bei ihr zwischen den beiden parallelen Kohlen- 
elektroden als isolierende Schicht nicht Gips, sondern Luft verwendet 
wurde. Hierbei war der Bogen sehr unruhig und wanderte. Durch die 
abstoßende Wirkung eines Magnets wurde der Bogen an die Spitzen 
der Kohlenstifte getrieben. Außerdem wurde der Bogen durch die 
magnetische Blaswirkung verbreitert. Eine Anwendung des Jamin- 
schen magnetischen Gebläses wurde in neuster Zeit in der Bremer- 
lampe zur Verbreiterung des Lichtbogens gemacht. Der Einfluß des 
magnetischen Gebläses auf die Ökonomie ist in § 120 besprochen. 

Die Versuche, die Blaswirkung des magnetischen Feldes auf den 
Lichtbogen zu Lötzwecken zu verwenden, gehen bis auf Qu et (1852) 
zurück. Brauchbar ist erst der Apparat von Zerener. Die elektrischen 
Lötapparate sind in § 68 besprochen. 



Fünftes Kapitel. 

Wärmeerscheinungen im Lichtbogen. 



I. Temperaturbestimmungen im Lichtbogen. 

§ 61. Bei Gleichstrom. 

Tyndall*) bemerkte, daß der elektrische Lichtbogen außerordent- 
lich große Energie im ultraroten Teile des Spektrums besitze. 

Matteucci^) stellte im Jahre 1850 fest, daß die positive Elektrode 
im Lichtbogen eine höhere Temperatur als der Lichtbogen selbst oder 
die negative Elektrode besitze, worauf schon Gassiot im Jahre 1838 
hingewiesen hatte. Matteucci faod, daß die Temperatur der positiven 
Elektrode um so höher sei, je geringer die elektrische Leitfähigkeit der 
Elektroden wäre. Er beobachtete die Temperaturerhöhimg der Elek- 
trodcD, indem er dieselben mit Wasser umgab und die Temperatur- 
erhöhung des Wassers maß. 

Man kann auch daran erkennen, daß die Temperatur der positiven 
Kohle höher ist als die der negativen, daß nach dem Verlöschen eines 
Kohlelichtbogens die positive Kohle viel länger rotglühend bleibt als die 
negative. 

E. BecquereP) bestimmte die Temperatur des Kohlelichtbogens 
mit Hilfe eines Platin-Palladium Thermoelements und eines Photometers. 
Er maß die Intensität des bei einer bekannten Temperatur von der 
Lötstelle ausgestrahlten roten Lichtes und stellte die Beziehungen 
zwischen Intensität des roten Lichtes und Temperatur durch die 
Formel dar: 



1) Tyndall, Phil. Trans. 156, IL p. 1, 1866. 

3) Matteucci, C. R. 30, p. 201, 1850. 

») E. Becquerel, Ann. de Chim. et phys. (3) 68, p. 49, 1863. 



Temperatarbestimmungen im Lichtbogen. 143 

wobei L die Lichtintensität, ^ die Temperatur des Körpers, T die Tempe- 
ratur, bei welcher das rote Licht auftritt, und a und b Konstante bedeuten. 

Dann stellte er die Intensität des vom Bogen ausgestrahlten roten 
Lichtes photometrisch fest und berechnete aus dieser Formel umgekehrt 
die Temperatur des Bogens. Als Temperatur des Bogens findet er 2070^. 

Rossetti^) beweist, daß die von Becquerel verwendete Formel 
nicht für hohe Temperaturen gültig ist. Er beobachtet auch mit Hilfe 
einer Thermosäule; seine Methode unterscheidet sich vod der Bec- 
querel' sehen dadurch, daß er nicht sichtbare Strahlen zur Unter- 
suchung verwendet, sondern Wärmestrahlen (ultrarote). Er stellt eine 
andere empirische Formel auf: 

y = mT3 (T — ^) — n (T — d), 

wobei j den Ausschlag eines astatischen Spiegelgalvanometers, m imd n 
Galvanometerkonstanten, T die absolute Temperatur des strahlenden 
Körpers und ^ die absolute Temperatur der Umgebung bedeuteD. Aus 
dieser Formel berechnet er die Temperatur verschiedener Teile des 
Bogens. Die Temperatur der positiven Kohle liege zwischen 2400** und 
3900**. Die Temperatur der positiven Kohle sei stets höher als die der 
negativen. In der äußersten Spitze der positiven Kohle sei die Tempe- 
ratur am höchsten. Die Temperatur der negativen Kohle betrage 
zwischen 2138** und 2530**. Auch hier sei die Temperatur in der 
äußersten Spitze der Elektrode am größten. Für die Gassäule des Bogens 
fand Rossetti ungefähr 4800**. 

Die Untersuchungen von Becquerel und Rossetti beruhen auf 
der Annahme, daß alle undurchsichtigen Körper gleichgroßes Emissions- 
vermögen besitzen, eine Annahme, die jedoch uicht zutrifft. Außerdem 
ist es fraglich, ob sich die bei niederen Temperaturen abgeleiteten 
Formeln für so hohe Temperaturen, wie sie im Lichtbogen herrschen, 
noch gültig erweisen. 

Es schien Rossetti, daß die Temperatur der positiven Kohle mit 
der Stromstärke steige; doch findet er später, daß die Temperatur der 
positiven Kohle bei wachsender Stromstärke konstant bleibe; bei höherer 
Stromstärke werde nur ein größeres Stück von der Oberfläche der Kohle 
zur Weißglut erhitzt. 

Im Jahre 1880 schätzte Dewar^) die Temperatur des Lichtbogens 
auf etwa 6000**, indem er die Wärmestrahlung auf eine Thermosäule 
fallen ließ. In demselben Jahre findet Crova^) für die Temperatur des 
Bogens 3060**, indem er das Strahlungsgesetz durch eine ähnliche Formel 



^) Rossetti, Nuov. Cim. (3) 6, 101, 1879, 7, p. 138, p. 185, 1880. 

3) Dewar, Proc. Roy. Soc. 30, p. 85, 1880. 

3) Crova, Ann. de Chim. et phys. (5) 19, p. 472, 1880. 



144 Wärmeerscheinungen im Lichtbogen. 

wie Becquerel darstellt. Abney und Festing^) bestimmten im 
Jahre 1883 die Temperatur des Kraters zu 6000^, ein Wert, der sicher- 
lich zu hoch ist. 

Le Chatelier^) findet für die positive Kohle 4100** und für die 
negative 3000». 

Die bedeutenden Abweichungen in den Angaben der einzelnen 
Forscher zeigen die Schwierigkeit genaue Temperaturbestimmungen im 
Lichtbogen auszufiihren. Je nach der gewählten Methode erhielten die 
Beobachter andere Werte und für jede Methode sind später prinzipielle 
Fehler aufgedeckt worden. Genaue Messungen werden sich erst aus- 
führen lassen, wenn die physikalischen Konstanten der Körper bei hohen 
Temperaturen erschlossen sein werden. 

Im Jahre 1892 bestimmte YioUe^) die Temperatur der positiven 
Kohlenspitze. Seine Bestimmungen dürften wohl der Wahrheit am 
nächsten kommen, doch mußte er die unbewiesene Annahme machen, 
daß die spezifische Wärme der Kohle oberhalb 1000° ihren theoretischen, 
aus dem Dulong-Petit' sehen Gesetz berechneten Wert besitze. Die 
spezifische Wärme der Kohle steigt aber mit wachsender Temperatur*). 
VioUe erzeugte einen Bogen mit einer Stromstärke von 400 Amp. Die 
positive Spitze der Kohle war so eingefeilt, daß sie zur geeigneten Zeit, 
wenn sie weißglühend war, durch einen kurzen Schlag von dem Kohlen- 
stifte losgetrennt werden konnte. Sie fiel in ein Wasserkalorimeter, 
wobei die Anordnung getroffen war, daß Wärmeverluste so viel wie 
möglich vermieden wurden. Vi olle berechnete dann aus der von der 
glühenden Kohle an das Wasser abgegebenen Wärmemenge mit Hilfe 
der spezifischen Wärme der Kohle die Temperatur der Kohlenspitze. 
Er gelangt zu dem Schluß, daß die Temperatur des Kraters konstant 
3500° betrage, also unabhängig von der Stromstärke sei. 

Die konstante Kratertemperatur hält Yiolle für die Verdampfungs- 
temperatur des Kohlenstoffs. Die Temperatur der Gasstrecke des Bogens 
sei von der Stromstärke abhängig und wachse mit der Stromstärke. 
Dies bestätigte Moissan^). Als Moissan die Stromstärke im Bogen 
bis 2200 Amp. steigerte, fand er eine ständige Zunahme der Temperatur 
der Gassäule des Lichtbogens mit wachsender Stromstärke. 

Wilson und Gray^) fanden im Jahre 1895, daß die Temperatur 
der Kohlen selbst unabhängig von der Stromstärke sei. Die Temperatur 



^) Abney and Festing, Proc. Roy. Soc. 35, p. 328, 1883. 

2) Le Cbatelier, J. de Phys. (3) 1, p. 185. 1892. 

3) Violle, CR. 115, p. 1273, 1892. 

*) Nernst, Theoretische Chemie, p. 175. 

^) Moissan, C. R. 119, p. 776, 1894. 

«) Wilson and Gray, Proc. Roy. Soc. 58, p. 24, 1895. 



Temperaturbestimmungea im Lichtbogen. 



145 



des Kraters betrage 3300°, die der negativen KoUe 2400®. Die Methode 
von Wilson und Gray bestand darin, daß sie die Strahlungsintensität 
von blankem und berußtem Platin bei bekannten Temperaturen fest- 
stellten und die Beziehungen zwischen diesen Größen durch eine empi- 
rische Formel darstellten. Aus der gemessenen Strahlungsintensität des 
Lichtbogens berechneten sie mit ihrer Formel die Temperatur des Licht- 
bogens und der Kohlenspitzen. 

Lummer und Pringsheim^) bestimmten die Temperatur des 
Lichtbogens aus der Lage des Energiemaximums im ultraroten Teile 
des Spektrums. Sie hatten gefunden, daß die Temperatur eines 
schwarzen Körpers sich aus der Lage des Energiemaximums berechnen 
läßt, durch die Formel 

A^.T = 2940, 

wobei T die absolute Temperatur des Körpers und ^m die Wellenlänge 
in tausendstelmillimetem beim Energiemaximum bedeuten. Sie brachten 
den Lichtbogen in die Mitte einer innen versilberten gut spiegelnden 
Hohlkugel, wodurch die Strahlung des Lichtbogens der eines vollkommen 
schwarzen Körpers annähernd gleich gemacht wurde. Die Strahlung ließen 
sie durch eine enge Of&iung auf den Spalt eines Spektro-ßolometers fallen 
und bestimmten ^m. Es ergab sich dann aus obiger Formel T = 4200® abs. 

Für die Körper, deren Strahlungseigenschaften sich wie die des 
blanken Platins verhalten, fanden Lummer und Pringsheim ^in.T=2630. 

Würde sich also die Strahlung des Bogens wie die des blanken 
Platins verhalten, so wäre seine Temperatur 3750® abs. Es ist aber 
anzunehmen, daß das Verhalten der Strahlung des Lichtbogens sich mehr 
dem Verhalten des schwarzen Körpers als dem des blanken Platins 
nähert. Die Versuchsresultate der Temperaturmessungen im Lichtbogen 
sind in folgender Tabelle zusammengestellt. 



Beobachter 


Jahr 


Krater Gasstrecke 
Grad Grad 


Kathode 
Grad 


E. Becquerel 

Kossetti 


1862 

1879 
1880 
1880 
1883 
1892 
1892 
1895 
1899 


2400-3900 

6000 
4100 
3500 
3300 


2070-2100 
4800 
6000 
3060 

3480—3930 


2158—3150 


Dewar 




Crova 




Abney und Festing . . . 

Le Ghatelier 

Violle 

Wilson und Gray .... 
Lummer u. Pringsheim 


3000 
2700 
2400 



^) Lummer und Pringsheim, Verh. phys. Ges. 1, p. 230, 1899. 
Mo nasch. 10 



146 Wärmeerscheinungen im Lichtbogen. 

Von diesen Messungen scheinen diejenigen von Yiolle und 
Wilson und Gray dem Tatsächlichen am nächsten zu kommen. 

Demnach beträgt die Temperatur des Kraters ungefähr 3500° 
konstant und die der negativen Kohlenspitze ungefähr 2500°. Die 
Temperatur des Bogens selbst, der Gassäule ist von der Stromstärke 
abhängig und im allgemeinen höher als die des Kraters. In den ein- 
zelnen Teilen der Gassäule selbst ist die Temperatur verschieden groß. 
Am größten ist sie im Bogenkern. Sie fällt nach außen hin in der 
Aureole ab. 

Die bisher besprochenen Temperaturverhältnisse bezogen sich auf 
den Kohlelichtbogen. Über die Temperaturverhältnisse an den Elektroden 
des Quecksilberlichtbogens, der in der Arons' sehen Quecksilberbogen- 
lampe erzeugt wurde, hat Arons^) Beobachtungen gemacht, die am 
Metallbogen analoge Verhältnisse wie am Kohlebogen zu ergeben 
scheinen. Auch hier ist die Anode heißer als die Kathode und man 
bemerkt stets, daß von der Anode das Quecksilber zu der Kathode 
hinüberdestilliert. 



§ 62. Bei Wechselstrom. 

Über dön Wechselstromlichtbogen wird vielfach angenommen, daß 
die Temperatur der Kohle sämtlichen Variationen der Stromstärke folge. 
Es wird hiermit gewöhnlich die Tatsache erklärt, daß das von den 
Kohlen des Wechselstrombogens ausgestrahlte Licht fast denselben 
periodischen Schwankungen unterworfen ist wie die Stromstärke selbst. 
Doch ist es wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Kohle nicht 
wahrscheinlich, daß die Temperatur der Kohle den schnellen periodischen 
Stromschwankungen bei den normalen Periodenzahlen der Beleuchtungs- 
technik folgen kann. 

Über die Temperaturschwankungen des Wechselstromlichtbogens 
zwischen Kohlenelektroden ist bis jetzt nur eine Untersuchung ausge- 
führt worden. Burnie^) bestimmte die Wärmestrahlung des Wechsel- 
stromlichtbogen bei Kohlenelektroden im sichtbaren Teile des Spektrums. 
Durch einen Spalt drang ein Lichtbüschel des Wechselstrombogens und 
fiel auf ein Photometer und auf ein Bolometer. Burnie fand, daß die 
Richtung der maximalen Wärmeausstrahlung mit der Richtung der 
maximalen Lichtausstrahlung zusammenfiel. In dieser maximalen Aus- 
strahlungsrichtung bestimmte er die Momentanwerte von Strom, Spannung, 
Licht- und Wärmestrahlung. 



1) Arons, Wied. Ann. 62, p. 569, 1897. 

2) Beckit Burnie, Ecl. Ei. 13, p. 365, 1897. 



Temperaturbestimmungen im Lichtbogen. 147 

In Fig. 70 ist eine seiner Aufnahmen für einen Wechselstrombogen 
von 50 Perioden pro Sekunde dargestellt. Die Kohlen waren Homogen- 
koUen, die effektive Stromstärke betrug 14,8 Amp., die Bogenlänge 
5 mm. Aus dieser Figur geht hervor, daß die Temperaturkurve in 
kaum merkbarer Weise den Schwankungen der Stromstärke folgt, 
während die Lichtkurve in weit empfindlicherer Weise den Strom- 
schwankungen folgt. 

Es bedarf zur Aufklärung der Temperaturverhältnisse des Wechsel- 
stromlichtbogens noch eingehender Versuche, die allerdings mit großen 







\M 






Fig. 70. 

experimentellen Schwierigkeiten verknüpft sind. Es ist auch noch nicht 
festgestellt worden, ob beim Wechselstrombogen die in jedei; halben 
Periode positive Kohle dieselbe hohe Temperatur erreicht wie der Krater 
bei Gleichstrom. 



n. Anwendung der Wärme des Lichtbogens bei 
chemischen Prozessen. 

§ 63. Yersnche von Moissan. 

Da der elektrische Lichtbogen diejenige Wärmequelle ist, in welcher 
die höchsten Temperaturen in einem kleinen Raum erzeugt werden 
können, so wurde er schon kurz nach seiner Entdeckung zum Schmelzen 
und Verflüchtigen schwer schmelzbarer Körper verwendet. Im Jahre 1815 
schon verflüchtigte Children^) Wolframsäure, Molybdänsäure und Cer- 
oxyd im Lichtbogen. Iridium konnte er im Lichtbogen schmelzen. 
Despretz^) schmolz im Lichtbogen Kiesel zu einer glasigen Kugel. 



1) ChildreD, Phil. Trans. 2, p. 369, 1815. 

2) Despretz, C. R. 28, p. 755, 29, p. 545, 709, 1849. 

10* 



148 Wärmeerscheinungen im Lichtbogen. 

Die eingehendsten Forschungen über die Benutzung der Wärme 
des Lichtbogens zu chemischen Zwecken machte Moissan^). Er stellte 
eine Reihe von Körpern rein dar, z. B. Chrom, Mangan, Molybdän, 
Wolfram, Uran, Vanadin, Zirkon, Titan, indem er die Oxyde der be- 
treffenden Körper im Lichtbogen reduzierte. In der Industrie hat die 
Reindarstellung von Metallen durch Reduktion ihrer Oxyde im Licht- 
bogen keine große Bedeutung erlangt. Bei der großen Hitze des Licht- 
bogens gelang es Moissan, eine Reihe von bisher noch nicht dar- 
gestellten Verbindungen zu erzeugen, nämlich die Karbide, Silicide und 
Boride. So stellte Moissan die Karbide von Lithium, Kalcium, Baryum, 
Strontium, Cer, Lanthan, Yttrium, Thorium, Aluminium, Mangan, Uran, 
Silicium und Bor dar. 

Moissan untersuchte auch die drei Modifikationen des Kohlen- 
stoffes, den amorphen Kohlenstoff, den Graphit und den Diamant. Bei 
gewöhnlichem Druck findet eine Sublimation des Kohlenstoffes im Licht- 
bogen statt, d. h. ein Übergehen aus dem festen in den gasförmigen 
Zustand, ohne vorher flüssig zu werden. Der wieder kondensierte 
Kohlenstoffdampf wird Graphit. Bei sehr starkem Druck wird auch 
der Kohlenstoff flüssig und durchsichtig und kann krystallinisch er- 
starren. Moissan stellte mit Hilfe der Lichtbogenwärme sowohl kleine 
durchsichtige, als auch schwarze Diamanten her. 

Nach Moissan werden im Lichtbogen alle Metalle und Metalloide 
und deren Verbindungen verflüchtigt, mit Ausnahme der Karbide, Boride 
und Silicide. 

Von den Karbiden haben besonders das Siliciumkarbid wegen 
seiner dem Diamanten nahekommenden Härte als Schleif- und Polier- 
mittel, und das Kalciumkarbid als Ausgangsprodukt zur Acetylenbeleuch- 
tung und zur Darstellung der Cyanide von alkalischen Erden und Al- 
kalien industrielle Bedeutung erlangt. 

In der Glasindustrie wird in neuester Zeit der elektrische Licht- 
bogen wie es scheint mit Erfolg zum Schmelzen verwendet. 

Auch zur Stahlerzeugung wird der elektrische Lichtbogen ver- 
wendet. Beim Stassano-Prozeß^) wird die direkte Reduktion der 
Eisenerze durch Holzkohle in Verbindung mit der strahlenden Wärme 
des über der Beschickung brennenden Lichtbogens bewirkt. 



1) Moissan, Der elektrische Ofen. gr. S% 361 S., Berlin 1897. 
3) Goldschmidt, E.T.Z. 24, p. 65, 1903. 



Chemische Prozesse. 



149 



§ 64. Karbonmd. 

Acheson^) erzeugt Karborund (Siliciumkarbid) durch Eeduktion 
von Quarz (Si Og) mit Kohle im elektrischen Ofen und Verbindung des 
Siliciums mit dem Kohlenstoff zu Si C. In Fig. 71 ist ein elektrischer 
Ofen, der Acheson zur Karborunderzeugung patentiert wurde, dargestellt. 
Die Wandungen C des Ofens können aus feuerfesten Ziegeln oder ähn- 
lichem Material bestehen und nehmen die einander gegenüberstehenden 
Elektroden B B auf. Als Elektroden werden Kohlencylinder verwendet. 
Das Material M erfüllt den Ofen um die Elektroden und den Kern E 
herum. Zweckmäßig verwendet man einen leitenden Kern E, der 
zwischen den Enden der Elektroden angeordnet wird. Das Kem- 




Fig. 71. 

material besteht aus Graphit, da dieser weniger als andere leitende 
Stoffe die Natur des zu erzeugenden Produktes beeinflußt. Das Mate- 
rial M besteht aus einer Mischung von ungefähr 50% Retortenkohle, 
20 — 30% Quarzsand, zu welchem zur Erleichterung des Schmelzens 
etwa 10% Kochsalz zugesetzt werden. Das Schmelzprodukt ist ein 
Kern von fast reinem, graphitähnlichem Kohlenstoff, welcher von un- 
reinen Siliciumkarbidkrystallen umlagert ist. Diese letzteren werden 
in der Rotglut durch Sauerstoff von freiem Kohlenstoff befreit, dann 
mit Salzsäure, verdünnter Natronlauge, schwefelsäurehaltiger Fluorwasser- 
stoffsäure behandelt und Schlämmprozessen unterworfen. Es resultiert 
ein Produkt von 70 % Silicium und 30 7o Kohlenstoff. Das reine Silicium- 
karbid ist farblos. Eine Verunreinigung des Siliciumkarbids durch 
Eisen färbt es grünlich bis gelblich. Acheson empfiehlt das Silicium- 
Karbid als Schleif- und Poliermittel, als Ersatz für Diamantpulver, femer 
als Ersatz von Kohlekörpem, die zur Erzeugung elektrischen Lichtes 
dienen sollen. Während die Verwendung des Karborunds zu Schleif- 
und Polierzwecken mit viel Erfolg Eingang in die Praxis gefunden hat, 
haben sich die Karborundlichtkörper nicht bewährt. 



1) Acheson, D. R. P. KI. 12, 76 629, vom 16. X. 1892; D. R. P. Kl. 12, 
85197, Zusatz vom 27. VI. 1894. 



150 Wärmeerscheinuiigen im Lichtbogen. 



§ 65. Kalciumkarbid. 

Das Kalciumkarbid (Ca Cg) wird unter Benutzung der Wärme des 
elektrischen Lichtbogens aus überschüssiger Kohle und Kalk (Kalcium- 
karbonat) dargestellt. Seine industrielle Bedeutung liegt in seiner Ver- 
wendung zur Acetylenbeleuchtung. KalciunLkarbid ist nämlich ein kräf- 
tiges Reduktionsmittel, das sogar Wasser bei gewöhnlicher Temperatur 
unter Bildung von Acetylen (Cj Hg) zerlegt. Diese Reaktion erfolgt 
nach der Gleichung Ca Cj + 2 H3O = Ca (HO)a 4- C3H2. 

Die Arbeitsbilanz*) bei der Darstellung von Kalciumkarbid ist 
folgende : 

Die spezifische Molekularwärme des Kohlenstoffs wird gewöhnlich 
zu 1,92 angenommen. Diese Zahl gilt jedoch nur für die Temperatur 0®; 
bei höheren Temperaturen ist sie erheblich größer, bei 3300^ etwa 6,6. 
Die Verbindungswärme des Kalciumoxyds ist nach den neueren Ver- 
suchen von Moissan 145000 Grammkalorien (und nicht 131500, wie 
Thomson früher angegeben hatte). Wenn man nun die Reaktion 
Ca + 3 C = Ca C2 + CO bei der Temperatur des elektrischen Ofens, 
etwa 3300®, nachrechnet, so erhält man folgendes: 

Für die Erwärmung von Ca . . . 43 060 g Cal. 
- - - - 3C ... 53940 g - 

Verbindungswärme von Ca ... 145 000 g - 



Summe 242000 g Cal. 



Hiervon abzuziehen: 

Verbindungswärme von Ca C2 . . . 3 900 g CaL 
- CO ... . 26 100 g - 

Summe 30000 g Cal. 

Es bleiben also zu liefern 212 000 gr. Cal. Dies entspricht einer 
Arbeit von 245,5 Wattstunden pro Molekül (64 g) Karbid. Zur Erzeu- 
gung von 1 kg Karbid ist mithiu eiu Aufwand an elektrischer Arbeit von 

1000 



64 



0,2455 = 3,837 Kilowattstunden nötig. 



Unter der Annahme, daß 10 7o ^^^ zugeführten Arbeit durch 
Übergangs widerstände im Ofen selbst verloren gehen, erhält man als 
Arbeitsbedarf 4,26 Kilowattstunden. Dabei ist der Verlust durch 
Strahlung des Ofens und durch Widerstand in den Zuleitungen noch 
nicht berücksichtigt. Mit Rücksicht auf diese weiteren Verluste würde 



') E.T.Z. 20, p. 357, 1899. 



Kalciumkarbid. 



151 



man im praktischen Leben wohl kaum weniger als 5 Kilowattstunden 
pro Kilogramm Karbid, oder bei ununterbrochenem Betriebe mehr als 
4,8 kg Karbid täglich pro Kilowattstunde Leistungsfähigkeit der Strom- 
quelle erwarten können. 



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6 






Fig. 72. 



Zur Darstellung des Kalciumkarbids vermittelst des Lichtbogens 
ist eine große Zahl von Ofen vorgeschlagen worden. Es sei hier nur 
ein Kalciumkardidofen*) kurz beschrieben, der in Fig. 72 schematisch 
dargestellt ist. Der Ofen enthält eine untere, feste, die Ofensohle 




Fig. 73. 

bildende Elektrode und eine bewegliche obere Elektrode b. Die 
obere Elektrode besitzt eine Anzahl von durchgehenden Oflnungen, 
durch welche das Reaktionsgemenge, aus Kalk und Kohle bestehende 
Stäbe d, eingeführt wird. Der obere Teil der Elektrode besteht aus 
isolierendem Material 1 und kann zugleich mit dem unteren Ende b an 
dem Haken f gehoben und gesenkt werden. 



>) D.R.P. Kl. 21, No. 99 956, 29. IIL 1898. 



152 Wärmeerscheinungen im Lichtbogen. 

Die Kalciumkarbidfabriken wurden dort errichtet, wo elektrische 
Energie und die Rohmaterialien billig zur Verfügung standen. Die 
Karbidöfen werden mit Spannungen von 35 — 75 Volt und Stromstärken 
von 200 — 3000 Ampere betrieben. In der Kalciumkarbidfabrik Part- 
schins oberhalb Meran z. B. wird Drehstrom von 3000 Volt von den 
Etschwerken zur Karbidfabrik geführt imd dort mittels Transformatoren 
auf ungefähr 38 Volt herabtransformiert. Eine schematische Darstellung 
eines Drehstromofens nach Schuckert & Co. ist in Fig. 73 gegeben. 
Man hat hier drei gleichzeitig arbeitende Ofen, doch hat man dafür 
Sorge zu tragen, daß kein Lichtbogen erlischt, da sonst die Phasen 
imgleich belastet sind. 

Die günstigen Erwartungen, welche man an die finanzielle Renta- 
bilität der Karbidwerke gestellt hat, haben sich nicht verwirklicht, da 
die Nachfrage nach Kalciumkarbid in keinem Verhältnis zur Produktion 
desselben und zur Produktionsfähigkeit der Karbidwerke steht. Der 
Acetylenbeleuchtung kommt heute noch eine ganz untergeordnete Be- 
deutung zu. 

§ 66. Elektrische Öfen. 

Je nach der Natur des chemischen Prozesses, zu welchem man die 
Wärme des elektrischen Lichtbogens nutzbar machen will, hat man ver- 
schiedenartige elektrische Ofen konstruiert. Die meisten heute gebräuch- 
lichen Formen elektrischer Ofen beruhen auf Konstruktionsgedanken von 
Gh. W. Siemens. Man kann die elektrischen Öfen, in welchen die 
Wärme des Lichtbogens ausgenutzt wird, in folgende Arten einteilen: 

1. Der Lichtbogen bildet sich zwischen zwei verschiebbaren 
Kohlen und heizt den Raum, in welchem der chemische Prozeß 
vor sich gehen soll. 

2. Die zu schmelzende Substanz ist eine Elektrode des Lichtbogens ; 
die andere Elektrode besteht aus Kohle. 

3. Beide Elektroden bestehen aus dem einzuschmelzenden Material. 
In den Fällen, in welchen die zu schmelzende Substanz die eine 

Elektrode des Lichtbogens bildet, stellt man häufig einen Tiegel aus 
ihr her. Um ein Zusammenschmelzen des Tiegels zu verhindern, wird 
er von außen gekühlt. Bei verschiedenen Ofen wird der Einfluß, 
welchen ein Magnet auf den Lichtbogen ausübt, dazu verwendet, der 
Bogenflamme eine zur besten Wärmeausnutzung günstige Richtung zu 
verleihen. 

Moissan's Versuchsofen bestand aus zwei Blöcken ungelöschten 
Kalks. Der imtere Block hatte eine durchgehende Rinne zur Aufnahme 
der Kohlenelektroden und in der Mitte eine Vertiefung zur Aufnahme 
der der Hitze auszusetzenden Substanz. Der obere Block wurde als 



Elektrische Öfen. 153 

Deckel über den unteren gedeckt. Über der Vertiefung des unteren 
Blocks war der obere gewölbt, damit die Wärmestrahlen nach unten 
reflektiert würden. Wenn Moissan die Bildung von Kalciumkarbid 
vermeiden wollte, so bedeckte er den Kalk des Ofens mit Magnesium- 
oxyd, welches ein von Kohle nicht reduzierbares Oxyd ist. 

Die im elektrischen Ofen als Elektroden verwendeten Kohlen sind 
Homogenkohl ency linder von 1 m bis 1,5 m Länge und 100 — 150 mm 
Durchmesser. Größere Durchmesser verwendet man nicht. Man ordnet 
für höhere Stromstärken ein Bündel von Kohlencylindem an. Häufig 
verwendet man auch eine plattenförmige Kohlenelektrode. 

Beim Bau eines elektrischen Ofens sind dem Konstrukteur, sowohl 
was Anordnung als auch was Material anbetrifft;, viele Freiheiten 
gelassen. 

Es gibt auch elektrische Ofen mit „Widerstandserhitzung", bei 
denen die zu schmelzende Masse als Widerstand in den Stromkreis ein- 
geschaltet wird und infolge Joule 'scher Wärme schmilzt. Manchmal 
werden sowohl „Lichtbogenerhitzung" als auch „Widerstandserhitzung" 
in demselben Ofen verwendet. Eine solche Kombination von Licht- 
bogenerhitzung und Widerstandserhitzung wird in dem Heroult'schen^) 
Verfahren der Aluminiumdarstellung benutzt. Durch den elektrischen 
Lichtbogen wird die Schmelzung einer Mischung von Aluminiumoxyd 
(Alj O3) und Kryolith (AI3 Flg 6 Na Fl), welch letzterer die Schmelzimg 
des Aluminiumoxyds erleichtert, bewirkt. Die geschmolzene Masse wird 
dann durch „Widerstandserhitzung" flüssig erhalten. 

Eine Beschreibung der Entwicklung und Bauart elektrischer Ofen 
beider Systeme gab Borchers 2). 



UI. Anwendung der Wärme des Lichtbogens 
zum Schweiften und Löten. 

§ 67. Benardos. 

Der elektrische Lichtbogen läßt sich nicht nur bei der Darstellung, 
sondern auch bei der Bearbeitung der Metalle benutzen. Benardos^) 
verwendete den Lichtbogen zum Schweißen und Löten, indem er das zu 
bearbeitende Werkstück mit dem einen Pole einer Elektrizitätsquelle 



1) Heroult, D.R.P. 47165, 1887. 

2) Borchers, Entwicklung, Bau und Betrieb elektrischer Öfen. 8®. 
64 Seiten. Halle 1897. 

3) Benardos, D.R.P. KI. 49, 67615, 7. VIL 1892. 



154 Wärmeerscheinungen im Lichtbogen. 

verband und durch Berühren dieses Werkstücks mit einem mit dem 
anderen Pole der Elektrizitätsquelle verbundenen Kohlenhalter den 
Bogen erzeugte. Die Hitze des Bogens ist jedoch zu groß, das Metall 
wurde sofort flüssig und nahm beim Erkalten krystallinische Struktur 
und eine andere Festigkeit an. Slaby*) teilt mit, daß bei Kesseln auf 
diese Art geschweißte Stellen nicht gehalten haben; die Oberfläche 
wurde bei Eisen schlackig. Das Benar dos 'sehe Verfahren läßt sich 
nur zum Schmelzen anwenden, nicht aber zum Schweißen und Löten, 
weil die Temperatur des Bogens für diese Zwecke zu hoch ist. Alle 
Versuche, die Temperatur zu erniedrigen und zu regulieren, mißlangen. 
Howard ließ den elektrischen Lichtbogen zwischen zwei Kohlen- 
elektroden auf das zu schweißende Stück einwirken mit demselben Er- 
folg wie Benardos. 

§ 68. Zerener. 

Günstigere Resultate hat Zerener 2) erzielt, indem er die Wirkung 
eines Magnets auf den Lichtbogen zwischen zwei Kohlenelektroden in 
zweckmäßiger Weise dazu benutzte, den Bogen in Gestalt einer Stich- 
flamme abzulenken. Benardos und C off in hatten ein magnetisches 
Feld unter der Stelle angeordnet, an welcher der Lichtbogen erzeugt 
wurde, jedoch ohne Erfolg. 

Zerener^) ordnete den Magnet so an, daß der Lichtbogen zwischen 
den Polflächen lag. Die abgelenkte Flamme besteht aus einer inneren, 
sehr heißen und einer äußeren, kühleren Flamme. Mit dem inneren 
Flammenkegel kann man das Eisen von Dunkelrotglut zur Weißglut 
bringen, also schweißen und hartlöten, mit dem äußeren Weichlöten. 

Dadurch daß man die abgelenkte Flamme in verschiedene Ent- 
fernungen von den zu bearbeitenden Stücken bringen kann, kann man 
die Temperatur regeln. Hat man mit der abgelenkten Flamme die zu- 
sammenzuschweißenden Flächen erhitzt, so genügt ein Druck auf die 
Flächen, um sie zum Aneinanderhaften zu bringen. 

Beim Schweißen des Eisens kommt es darauf an, daß die Ent- 
fernung des Lichtbogens vom Material der Stärke des Materials ent- 
spricht. Zur Konstanthaltimg bezw. Veränderung dieser Distanz hat 
Zerener selbstregulierende Apparate konstruiert. 

Beim Löten von Metallen mit einer Metalllegierung von leichtem 
Fluß genügt es nicht allein den Lichtbogen als Stichflanmie abzulenken, 
sondern er muß richtig ohne selbstregulierenden Mechanismus' reguliert 



1) Slaby, Verh. Ver. Gew. 72, p. 148, 1893. 

3) Zerener, D.R.P. Kl. 49, 68938, 17. VIL 1891. 

3) Zerener, Verh. Ver. Gew. 72, p. 211, 1893. 



Schweißen und Löten. 155 

werden. Ein selbstregulierender Mechanismus würde die Handwerks- 
zeuge zu schwer machen. 

Ze rener hat folgende Anordnung getroffen, um den Bogen in be- 
stimmter Länge festzuhalten. Die Kohlen stehen sich in der Achsenrichtung 
des Griffes des Lötapparats gegenüber und zwar unter einem Winkel von 
30® gegen einander geneigt ; während nun der Halter der positiven Kohle 
mit dem Stiele des Lötapparats fest verbunden ist, ist der andere 
Kohlenhalter um einen Zapfen drehbar und eine auf Zug beanspruchte 
Feder zwischen dem festen und dem beweglichen Kohlenhalter sucht 
dieselben auseinanderzuziehen. Dies ist jedoch nur soweit möglich, als 
es ein Winkelhebel zuläßt, der mit einer Gelenkstange verbunden ist, 
welche, durch einen Druckhebel beherrscht, die bewegliche Kohle an die 
feststehende heranzieht. Damit die Bildung des Bogens ruhig erfolgen 
und dieser gehalten werden kann, ist der Druckhebel mit einer Stell- 
schraube versehen, welche seitlich am Griffe angebracht und deren 
Drehung mit dem Daumen der den Apparat haltenden Hand leicht zu 
bewirken ist. Bei diesem Apparate müssen die Kohlen wegen des Ab- 
brandes nachgeschoben werden. 

§ 69. Lötkolben der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft, Berlin. 

Ein Lötkolben für Weichlötung, der durch den elektrischen Licht- 
bogen erhitzt wird, wird von der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft 
in Berlin in den Handel gebracht. In Fig. 74 und Fig. 75 ist derselbe 




Fig. 74. 

in Ansicht und im Schnitt dargestellt. Der Lichtbogen wird (Fig. 75) 
zwischen einem Kohlenstift A und einem Kupferkolben D gebildet. Die 
Stromzuführung erfolgt mittelst biegsamer Leitungsschnur durch den 
Griff und Stiel nach den Klemmschrauben K und L. Bevor der Kolben 
in Betrieb gesetzt wird, muß die Kohle A im Kohlenhalter B fest- 
geklemmt sein, ohne die Beweglichkeit des letzteren in der Zünder- 
hülse H zu hindern. Alsdann wird der Zünder mit der Kohle unter 



156 



WärmeerscheinungeD im Lichtbogen. 



Drücken auf den Knopf C in der Federhülse M am Kolbengehäuse so- 
weit hineingeschoben, bis die Kohle auf Widerstand stößt. 

In diesem Augenblicke findet Stromschluß statt, sodaß, sobald der 
Knopf C losgelassen wird, zwischen der Kohle A und dem Kupfer- 
stück D ein Lichtbogen entsteht, welcher in kurzer Zeit den Kolben 
gebrauchsfertig erwärmt. 




Fig. 75. 



Der Lichtbogen kann während des Betriebes durch die Öffnung F 
beobachtet werden; beim Erlöschen desselben ist nur nötig, behufs neuer 
Entzündung wieder auf den Knopf C zu drücken. Der Abbrand der 
Kohle geschieht so langsam, daß ein Nachregulieren der Kohle etwa 
jede halbe Stunde einmal erforderlich ist. Dem Lötkolben muß ein 
Beruhigungs widerstand vorgeschaltet werden. Je nach der Wahl des- 
selben kann die Stromstärke und die Wärmeentwickelung des Licht- 
bogens reguliert werden. 



Sechstes Kapitel. 

Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



I. Vorbemerkungen. 

§ 70. Farbe des Bogenlichtes. 

Als Einheit des rein weißen Lichtes gilt das zerstreute Licht eines 
Sommertages; diesem Licht gegenüber erscheint das Licht des Licht- 
bogens im allgemeinen gelblich. Man empfindet jedoch abends gewöhn- 
lich das Licht des elektrischen Lichtbogens als überwiegend blau. Der 
Unterschied im Farbeneindrucke soll in einer physiologischen Täuschung 
bestehen*). „Nach der Young-Helmholtz'schen Theorie tritt des 
Abends bei einbrechender Dunkelheit ein Ausruhen derjenigen Teile der 
Netzhautelemente ein, welche die blauen Lichtstrahlen zur Empfindung 
bringen, während die rot und grün sehenden Nerven das Sehvermögen 
unterhalten. Diese ermüden nun unter der Belastung und nötigen da- 
durch die blau sehenden Nerven wieder an der Aufuahme der Licht- 
eindrücke teilzunehmen, die dann das blaue Licht als vorherrschend 
erkennen lassen." 

O. E. Meyer 2) untersuchte die Verteilung der verschiedenen 
Farben im Lichtbogen. Wenn die Stärke des gelben Lichtes = 1 ge- 
setzt wird, so ergibt sich für die verschiedenen Farben eines offenen, 
normalen Lichtbogens: 



Rot 


Gelb 


Grün 


Blau 


Violett 


äußerst. Violett 


2,09 


1,00 


0,99 


0,87 


1,03 


1,21 



Meyer weist darauf hin, daß sich die Farbe nach der Art des 
Bogens ändert. 



1) E.T.Z. 13, p. 433, 1892. 

2) 0. E. Meyer, Centr. f. El. 1, p. 457, 1883. 



158 ^^s Licht des elektrischen Lichtbogens. 

Den Ton einer Lichtquelle, welche zu blau erscheint, bezeichnet 
man als „kalten" Ton. Das Licht eines langen Bogens, welcher violetter 
gefärbt ist als ein kurzer Bogen, und das eines Bogens mit beschränktem 
Luftzutritt empfindet man als „kälter" als das eines kurzen offenen 
Bogens. Die Farbe des Bogenlichtes ändert sich auch je nach der Art 
der Glocke, mit welcher der Lichtbogen umgeben wird. Ein Lichtbogen 
mit Opalüberfangglas erscheint blau, während ein Lichtbogen mit 
Alabasterglas weißer erscheint. Das Kohlenmaterial ist auch von Einfluß 
auf die Färbung des Lichtes, besonders auch die chemischen Leucht- 
zusätze im Docht. Mit den „Effektkohlen" werden durch geeignete 
Zusätze gelbe, rote und weiße Töne erzeugt. Casselmann hatte schon 
im Jahre 1844 gefunden, daß Zusätze von salpetersaurem Kupferoxyd 
den Bogen bläulich, von salpetersaurer Strontianerde rötlich, Borsäure 
grünlich, Chlorzink und Kochsalz gelblich färbten. 

Durch Verwendung geeigneter Reflektoren kann bei der indirekten 
Beleuchtung ein dem Tageslichte an Färbung fast gleich kommendes 
weißes Licht erzeugt werden. 



§ 71. Photometriscbe Größen. 

Bei der Beurteilung einer Lichtquelle hat man folgende Begriffe 
zu unterscheiden. 

1. Lichtquelle. Ein glühender Körper, der Strahlungen aussendet, 

die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden. 

2. Lichtstrom. Die Erfüllung eines von einer punktförmigen Licht- 

quelle ausgehenden räumlichen Winkels mit Licht. (Franz.: 
Flux lumineux. Engl.: Flux of light.) 

3. Lichtstärke. Die Intensität einer punktförmigen Lichtquelle. 

(Franz.: Intensite lumineuse. Engl.: Intensity of light.) 

4. Lichtmenge. Das Produkt eines Lichtstroms mit der Zeit seines 

Bestehens. (Franz.: Quantite de lumiere. Engl.: Quantity of 
light.) 

5. Beleuchtung. Das Verhältnis der auf eine ebene Fläche auf- 

treffenden Lichtströme zu der Flächengröße. (Franz.: Eclaire- 
ment. Engl.: Illuminations.) 

6. Glanz. Die von einer Fläche pro Flächeneinheit ausgesendete Licht- 

stärke. (Franz.: Eclat intrinseque. Engl.: Intrinsec Brilliancy.) 

7. Belichtung. Produkt aus Beleuchtung und Zeitdauer der Beleuch- 

tung. (Franz.: Eclairement intrinseque. Engl.: Intrinsec Ra- 
diation.) 



Photometrische Einheiten. 159 



§ 72. Photometrische Einheiten. 

Die Arbeiten von v. Hefner-Alteneck, Blondel, Leonhard 
Weber haben zu einer einheitlichen Regelung der Frage der photo- 
metrischen Einheiten wesentlich beigetragen. 

Eine absolute Einheit der Lichtstärke gibt es nicht. 

Auf dem internationalen Elektrikerkongreß 1881 und auf der inter- 
nationalen Konferenz zu Paris 1884 wurde beschlossen, die Violle'sche 
Platineinheit als Einheit der Lichtstärke zu betrachten. Die Einheit 
des weißen Lichtes wäre demnach diejenige Lichtmenge, welche 
in senkrechter Richtung von einem Quadratcentimeter der 
Oberfläche von geschmolzenem Platin bei der Erstarrungs- 
temperatur ausgegeben wird. In die Praxis hat die Violle'sche 
Einheit ebensowenig wie die von Lummer und Kurlbaum vor- 
geschlagene Modifikation derselben Eingang gefunden, weil es sehr 
schwierig ist, diese Einheit herzustellen. 

Die brauchbarste Einheit der Lichtstärke in der Praxis ist die 
Hefnerlampe, die in allen Teilen gut definiert ist und sich leicht neu 
herstellen läßt. Die Definition der Hefn er- Lampe*) ist folgende: 

Als Einheit der Lichtstärke dient die frei, in reiner und ruhiger 
Luft brennende Flamme, welche sich aus dem horizontalen Querschnitt 
eines massiven, mit Amylacetat gesättigten Dochtes erhebt. Dieser 
Docht erfüllt vollständig ein kreisrundes Neusilberröhrchen, dessen 
lichte Weite 8 mm, dessen äußerer Durchmesser 8,3 mm beträgt, und 
welches eine freistehende Länge von 25 mm besitzt. Die Höhe der 
Flamme soll, vom Rande der Röhre bis zur Spitze gemessen, 40 mm 
betragen. Die Messungen sollen erst 10 Minuten nach der Entzündung 
der Flamme beginnen. 

Die Hefner-Lampe hat die Annehmlichkeit, daß sie dem 20. Teil 
der Vi olle 'sehen Platineinheit (bougie decimale) auf 2% nahekommt. 

Die oben definierte Hefner-Lampe dient heute allgemein als Einheit 
der Lichtstärke. Die Einheit der Lichtstärke wird im internationalen 
Verkehr mit dem Ausdruck Pyr bezeichnet. Eine H e fn e r - Einheit und 
1 Pyr sind identische Größen. Das internationale Symbol für die Licht- 
stärke ist J. Die Abkürzung für Hefn er- Einheit ist in Deutschland 
HE (Hefn er- Einheit) oder HL (Hefn er- Lampe). Die Abkürzungs- 
weise HK (Hefn er- Kerze) ist unlogisch. 

Aus der Zahl der anderen Einheiten der Lichtstärke seien des 
geschichtlichen Interesses halber erwähnt: 



1) E.T.Z. 7, p. 139, 1886. 



160 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



1. Die französische Carcel-Lampe (bec-Carcel), eine Runddocht- 
lampe von 40 mm Flanmienhöhe, 30 mm Dochtdurchmesser 
und einem Yerbraucli von 42 g gereinigten Rüböls pro Stunde. 

2. Die englische JJormalkerze (London spermaceti candle) 44,5 mm 
Flammenhöhe, Verbrauch 7,77 g pro Stunde. 

3. Die deutsche Yereinskerze. Paraffinkerze von 50 mm Flammen- 
höhe und 20 mm Durchmesser. 12 Kerzen wiegen 1 kg. 

Eine Tabelle zum bequemen Vergleich der verschiedenen normalen 
Lichtstärken hat Vi olle zusammengestellt. 





Violle 
Platineinheit 


Hefner 


Carcel 


Deutsche 
Vereinskerze 


Englische 
Normalkerze 


VioUe 


1 


19,5 


2,08 


16,4 


18,5 


Hefner 


0,051 


1 


0,106 


0,84 


0,95 


Carcel 


0,48 


9,4 


1 


7,9 


8,9 


Deutsche 


0,061 


1,19 


0,127 


1 


1,13 


Englische 


0,054 


1,05 


0,112 


0,89 


1 



Wenn also 1 Hefner als Normaleinheit gewählt ist, so ist nach 
der Tabelle 1 Violle = 19,5 HL. Findet man z. B. eine Angabe der 
Lichtstärke in englischen Normalkerzen, so kann man sie durch Multi- 
plikation mit 1,05 in Hefner -Einheiten verwandeln. 

Die übrigen photometrischen Größen lassen sich auf die Einheit 
der Lichtstärke J, der Zeit T und der Länge L (mm, cm oder m) zurück- 
führen. 

Einheit des Lichtstroms. Man bezeichnet als Einheit des Licht- 
stroms den von der Einheit der Lichtstärke J in den räum- 
lichen Winkel a; = 1 entsendeten Lichtstrom. Die Einheit des 
Lichtstroms heißt Lumen (Lm). Da co eine Zahl ist, so ist J 
die Dimension von 0. 
Einheit des Glanzes. Die Einheit des Glanzes h ist die Helligkeit 
jener Fläche, deren Flächeneinheit (qmm, qcm oder qm) die 
Lichtstärke einer Hefner-Einheit besitzt. Die Dimension des 
Glanzes ist J . L"^. 
Einheit der Lichtmenge. Die Einheit der Lichtmenge Q ist das 
Produkt aus der Einheit des Lichtstromes in Lumen und der 
Einheit der Zeit. Q wird in Lumensekunden oder Lumen- 
stunden gemessen. Die Dimension von Q ist J . T. 
Einheit der Beleuchtung. Die Einheit der Beleuchtung E ist die 
Beleuchtung der Flächeneinheit durch 1 Lumen. E wird in 
Lux (Lumen pro Quadratmeter) gemessen. Die Dimension von 
E ist J . L-2. 



Photometrische Einheiten. 



161 



Einheit der Belichtung. Die Einheit der Belichtung j ist das 

Produkt von Beleuchtung und Zeitdauer der Beleuchtung. Die 

Dimension von j ist J . L ^ x. 

In der folgenden Tabelle sind die von dem Yerband Deutscher 

Elektrotechniker, dem elektrotechnischen Yerein, dem Verein der Gas- 

und Wasserfachmänner angenommenen photometrischen Einheiten nach 

Leonhard Weber zusammengestellt*). 



Größe 


Inter- 
nation. 
Symbol 


Name 
der Einheit 


Ab- 
kürzung 


Dimension 


Definitionsgleichung 


Lichtstärke 


J 


Hefnereinheit = Py r 


HE 


J 


_ 


Lichtstrom 


* 


Lumen 


Lm 


J 


* = J.a» 


Lichtmenge 
Lichtabgabe 
Lichtleistung 


Q 


Lumensekunde 

oder 
Lumenstunde 


— 


J.T 


Q = *T 


Beleuchtung 


E 


Lux 


Lx 


J.L-2 


■=-f 


Glanz 
Flächenhelle 


h 


Hefhereinheiten 

pro 

qmm, qcm od. qm 


— 


J.L-2 


(L in qmm, qcm od. qm) 
(L in qmm, qcm od. qm) 


Belichtung 


j 


Luxsekunde 


— 


J.L-2.T 


J = E.T 



§ 73. Ränmliche Verteilung der Lichtstärke. 

Die von einem Lichtbogen in verschiedenen Richtungen des Raumes 
ausgesendeten Lichtstärken sind verschieden groß. Den Lichtbogen 
zwischen vertikalen Kohlenstiften kann man als eine achsial symmetrische 
Lichtquelle betrachten, d. h. die Lichtverteilung in den verschiedenen 
Richtungen einer durch die Achse der Kohlenstifte gelegten Ebene ist 
in allen durch die Achse der Kohlenstifte gelegten Ebenen in den be- 
treffenden Richtungen gleich groß. Wenn man also um den Lichtbogen 
als Mittelpunkt eine Kugel beschreibt, so ist in allen Meridianebenen 
die Lichtverteilung in verschiedenen Richtungen verschieden. Die Punkte 
eines Parallelkreises hingegen haben alle dieselbe Lichtstärke. Bei der 
Lichtverteilung in einer Meridianebene (ebene Lichtverteilung) unter- 
scheidet man die in horizontaler Richtung vom Bogen ausgesendete 
Lichtstärke, die maximale Lichtstärke, welche für einen gewöhnlichen 
Lichtbogen zwischen 40 und 50° unterhalb der Horizontalen liegt, und 
die mittlere ebene Lichtstärke. 



E.T.Z. 18, p. 474, 1897. 

M o n a 8 c h. 



11 



162 I^^s Licht des elektrischen Lichtbogens. 

Bei dem Vergleich verschiedener Lichtquellen untereinander muß 
man die Gesamtlichtausstrahlung in allen Richtungen des Raumes kennen 
und hat hierzu den Begriff „mittlere sphärische (räumliche) Lichtstärke" 
eingeführt. Man erhält die mittlere sphärische Lichtstärke, wenn man 
die Kurve der Lichtverteilung in einer durch die Kohlenachse gelegten 
Ebene um die Kohlenachse rotierend denkt und den Radius derjenigen 
Kugelfläche bestimmt, über welche der gesamte Lichtstrom gleichmäßig 
verteilt wäre. Der Radius stellt dann die mittlere sphärische Licht- 
stärke dar. Zur Bestimmung der mittleren sphärischen Lichtstärke gibt 
es, wenn die ebene Lichtverteilungskurve bekannt ist, zwei Wege, einen 
umständlicheren analytischen und einen einfacheren graphischen. 



Die analytische Methode zur Bestimmung der mittleren sphärischen 
Lichtstärke ist von Allard im Jahre 1879 angegeben worden*). In 
Fig. 76 stelle die Kurve A B die ebene Lichtverteilung eines Gleich- 
stromlichtbogens zwischen vertikalen Kohlenelektroden dar. Sie wird 
durch photometrische Messimgen erhalten, die in § 74 besprochen sind. 
Die Symmetrieachse sei Y. Die Lichtstärke J«, welche der Bogen in 
einer Richtung, die von Y um den Winkel a abweicht, aussendet, ist 
allen denjenigen Punkten gemeinsam, welche auf dem Parallelkreise 
liegen, den ein Rotationskegel, der durch Rotation des Winkels a um 
OY entstanden ist, aus der Kugel mit dem Radius OY ausschneidet. 
Dieser Kegel schneide die um O mit dem Radius OY := r beschriebene 
Kugel in dem Parallelkreise M M'. O N sei eine Richtung, welche von 
A um einen unendlich kleinen Winkel 8a verschieden ist. Wenn der 
Strahl N rotiert, entsteht ein Rotationskegel, der dem ersten unendlich 
nahe liegt. Der Raum zwischen den beiden Kugeln bestimmt einen 
räumlichen Winkel 8a, , in welchem die Lichtstärke überall J« ist. Dieser 



') Blondel, Ecl. El. 2, p. 557, 1895. 



Räumliche Verteilung der Lichtstärke. 163 

räumliche Winkel ist das Verhältnis der Kugelzone MM' NN' zum Qua- 
drate des Kugelradius. 
Es ist 

cT^ = 2 71 sin a • J)jj . 

Die hierzu gehörige Beleuchtung 

(f€p = 2nJ^' sina • cT^. 

Dann ergibt sich die Gesamtbeleuchtung 

4» = 2 TT l J^ • sin a • cT^ 

und die mittlere sphärische Lichtstärke Jg , da die Oberfläche der Kugel 
= 4 TT ist, wenn r = 1 gesetzt wird, 



J« = "2- \ Ja • sin u'd^, 



Häufig bestimmt man auch die mittlere hemisphärische Licht- 
stärke 



-i 



Jhs = \ Ja-sin«-cr^, 



indem man nur die Lichtverteilung in der unteren Halbkugel betrachtet. 
Die mittlere hemisphärische Lichtstärke hat bei der Beleuchtung un- 
bedeckter Räume Interesse. Bei Vergleichen von Energieverbrauch und 
Lichtproduktion zweier Lichtquellen ist jedoch immer die mittlere 
sphärische Lichtstärke einzuführen. 

Man kann in der Formel für die mittlere sphärische oder hemi- 
sphärische Lichtstärke die Integration vornehmen, indem man für ver- 
schiedene Kugelzonen die Mittelwerte von J« bestimmt. £lewöhnlich 
nimmt man Zonen von je 10®, wenn große Genauigkeit verlangt wird, 
Zonen von 5 zu 5 Grad. Dies Verfahren ist jedoch zeitraubend und 
umständlich. 

Bequemer ist das graphische Verfahren von Rousseau. 

In Fig. 77 stelle die Kurve A B die ebene Lichtverteilungskurve 
eines Gleichstromlichtbogens dar. Die Lichtstärke ist auf dem Strahl 
OA bezw. B in Hefn er- Einheiten aufgetragen. Die Lichtverteilungs- 
kurve A B ist aus dem polaren Koordinatensystem in eine Kurve mit 
rechtwinkligen Koordinaten zu verwandeln. Man zieht als Ordinaten- 
achse eine Parallele zu V und macht YY' = VV'. Man projiziert 

II* 



164 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



nun die Schnittpunkte der Vektoren mit der Kreislinie, z. B. M und N, 
auf die Ordinatenachse YY' und erhält die Punkte m und n. Die zu- 
gehörigen Abscissen im rechtwinkligen Koordinatensystem sind die 
Strahlen A = m a für Punkt m und B = n b für n. Auf diese 
Weise erhält man das in Fig. 77 rechts dargestellte Diagramm. Wenn 
man den Flächeninhalt desselben in Quadratmillimetern bestimmt, die 

. 2 71 . . . 

erhaltene Zahl mit — multipliziert und durch den Maßstab der Licht- 




Fig. 77. 

stärken in Hefner-Einheiten dividiert, erhält man die mittlere sphärische 
Lichtstärke in Lumen. 

Eine Methode, die mittlere sphärische Lichtstärke experimentell 
durch eine einzige Messung zu bestimmen, gab Blondel an durch Ver- 
wendung seines Lumenmeters. Dasselbe ist in § 74 beschrieben. 



§ 74. Photometer. 

Die Gesetze der Photometrie gelten für gleichfarbige Lichtquellen. 
Die Farbe des Bogenlichtes ist aber von der Farbe der Einheitslampe 
verschieden. Man kann daher, streng genommen, diese beiden Licht- 
quellen nicht miteinander vergleichen. Die Einstellung der Photometer 
auf gleiche Helligkeit läßt sich bei verschiedener Färbung der Licht- 
quelle und des Vergleichslichtes nicht genau durchführen. Bei den 
„Fleck"-Photometem stellt man auf gleiche Deutlichkeit der Ränder 
des Fleckes ein. Das Gesetz, daß die Helligkeiten der Beleuchtimg 
einer Fläche sich umgekehrt wie die Quadrate der Entfernungen der 
Lichtquellen verhalten, bildet die Grundlage der l^hotometrie. Beim 
Photometrieren von Bogenlampen verwendet man Zwischenlichter, da 
die Hefn er- Einheit klein und im Betriebe teuer ist. Gewöhnlich 
wendet man als Zwischenlichter Glühlampen an. 



Photometer. 



165 



Es sind verschiedenartige Photometer konstruiert worden und in 
Gebrauch, z. B. das Bunsen'sche Fettfleckphotometer, das Lummer- 
Brodhun'sche, das Photometer von "Wild, Krüß, Leonhard Weber, 
Eousseau, Elster, Grosse, Blondel-Broca, welche teilweise unter 
Zuhilfenahme verschiedener' Hilfsmittel die Lichtverteilung in verschie- 
denen Richtungen einer Meridianebene zu messen gestatten. Auf die 
Beschreibung und Kritik dieser Photometer muß neben den zahlreicher) 




•Fig. 78. 



Lehrbüchern der Physik auf das Spezialwerk von Krüß*) verwiesen 
werden. 

In der Praxis zieht man häufig über die Stärke der Beleuchtung 
einen Schluß, indem man ein bedrucktes Papierblatt in solche Ent- 
fernung vom Auge hält, daß man die Schrift noch gerade ohne besondere 
Anstrengung lesen kann. 

Während zur Bestimmung der mittleren sphärischen Lichtstärke 
zuerst vermittelst eines der oben genannten Photometer die ebene Licht- 
verteilungskurve bestimmt werden muß, was zeitraubend ist, und dann 



^) H. Krüß, Die elektrotechnische Photometrie. Wien, Hartleben. 



166 Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 

aus dieser Kurve nach einem der in § 73 angegebenen Verfahren die 
mittlere sphärische Lichtstärke errechnet werden muß, gestattet das 
Lumenmeter von Blondel*), die mittlere sphärische Lichtstärke durch 
eine Messung zu bestimmen. In Fig. 78 ist das Blondel'sche Spiegel- 
lumenmeter in Ansicht dargestellt. Ein Teil der Kugel an der Vorder- 
seite des Apparates ist in der Figur ausgeschnitten, damit man in das 
Innere des Apparates blicken kann. Die Öffnung oben dient zum Ein- 
führen der Bogenlampe. Die Höhe des Apparates beträgt ungefähr 1 m. 
In Fig. 79 ist eine schematische Zeichnung des Apparates dargestellt. 
Die zu messende Lichtquelle L (Fig. 79) wird in den Mittelpunkt einer 
undurchsichtigen, innen geschwärzten Kugel S S gebracht, aus welcher 
zwei Kugelzweiecke von je 18^ ausgeschnitten sind. Der durch diese 



Fig. 79. 

Ausschnitte austretende Lichtstrom trifft auf den Spiegel Z Z' (versilberte 
Glasspiegel eines Rotationsellipsoides, dessen einer Brennpunkt in L 
und dessen anderer Brennpunkt ein 3 m von L entfernter Punkt ist). 
Der von den Spiegeln Z Z' zurückgeworfene Lichtstrom trifft auf einen 
durchsichtigen, lichtzerstreuenden Schirm, der als selbständige Licht- 
quelle photometriert wird. Durch das Kugelzweieck gelangte Yjq des 
gesamten Lichtstromes auf den Schirm. Befindet sich das Photometer 
in einer Entfernung von 1 Metern vom Schirm, das Vergleichslicht von 
der Stärke J in der Entfernung Ij, so ist der Lichtstrom 

<P = -^ j-^ • J Lumen, 

wobei K eine Konstante des Apparates ist, die experimentell bestimmt wird. 
Man kann auch das Blondel'sche Lumenmeter zur Bestinmiung 
der mittleren hemisphärischen Lichtstärke benutzen, wenn man die Hälfte 
der Offnungen der Kugelzweiecke mit einer undurchsichtigen Halbkugel 
verdeckt. 



1) Blondel, Ecl. El. 2, p. 557, 1895. 



Wirkungsgrad der Bogenlampen. 167 



§ 75. Wirkungsgrade der Bogenlampen. 

Man kann den Wirkungsgrad einer Lichtquelle von verschiedenen 
Gesichtspunkten aus betrachten. 

Vom rein theoretischen Standpunkte aus betrachtet, definiert man 
als Wirkungsgrad des Lichtbogens das Verhältnis der sichtbaren 
Strahlung zu der vom Bogen ausgesendeten Gesamtstrahlung. 
Alle Lichtquellen erzeugen neben den sichtbaren Strahlen noch unsichtbare 
Strahlen, ultrarote (Wärmestrahlen) und ultraviolette (aktinische) Strahlen, 
welche vom menschlichen Auge nicht als Licht wahrgenommen werden. Je 
höher die Temperatur der Lichtquelle ist, desto größer wird das Verhältnis 
der sichtbaren Strahlung zur Gesamtstrahlung. Daher ist der auf diese 
Weise definierte theoretische Wirkungsgrad bei Bogenlampen höher als 
bei Glühlampen, weil die Temperatur des Lichtbogens höher als die 
des Glühfadens ist. Bei Glühlampen beträgt der theoretische Wirkungs- 
grad im Mittel 4%? l^^i Bogenlampen im Mittel 10 7o- Nakano*) be- 
stimmte den theoretischen Wirkungsgrad von Bogenlampen, indem er 
die Gesamtstrahlung einmal unmittelbar auf eine Thermosäule fallen 
ließ, das andere Mal nach Durchgang durch eine starke Alaunlösung, 
und einmal nach Durchgang durch eine Lösimg von Jod in Schwefel- 
kohlenstoff. Es ergab sich dann ein theoretischer Wirkungsgrad von 
5 — 18 %. Doch sind diese Bestimmungen nicht genau, da man die ein- 
zelnen Strahlungen nicht vollständig von einander trennen kann. Guil- 
laume hat gezeigt, daß man sehr große Fehler durch Absorption der 
ultraroten Strahlen durch Alaunlösung begehen kann. Dieser theoretische 
Wirkungsgrad hat für die Beleuchtungstechnik keine Bedeutung. 

In der Beleuchtungstechnik handelt es sich darum, festzustellen, 
welche Lampe sich in Bezug auf die Lichterzeugung am günstigsten 
im Verhältnis zu der hierzu aufgewendeten elektrischen Energiemenge 
verhält. Man hat deshalb als praktischen Wirkungsgrad das Ver- 
hältnis von aufgewendeter elektrischer Energie zur erzeugten Licht- 
menge, Anzahl der Watt pro Hefner-Eiaheit — spezifischen Watt- 
verbrauch — eingeführt und mit dem Ausdruck Ökonomie belegt. 
Dieser Begriff und Ausdruck ist sehr unglücklich gewählt, da bei dieser 
Definition und Ausdrucksweise die Bogenlampe um so ökonomischer 
arbeitet, je geriager ihre „Ökonomie" ist. Da unter Wirkungsgrad im 
allgemeinen in der Technik das Verhältnis der erzeugten Energie 
zu der zur Erzeugung aufgewendeten Energie verstanden wird, 
empfiehlt es sich, als praktischen Wirkungsgrad einer Bogen- 

») Nakano, El. World 13, p. 313, 1889. 



168 ^^^ Licht des elektrischen Lichtbogens. 

lampe den reziproken Wert der „Ökonomie", das Verhältnis von er- 
zeugter Lichtmenge zur aufgewendeten Energie, 

mittlere sphärische Lichtstärke in Hefner-Einheiten 
Watt 

zu betrachten. Den so definierten Wirkungsgrad nennt man Licht- 
ausbeute. Unter spezifischer Lichtausbeute versteht man dann die 
erzeugte mittlere sphärische Lichtstärke in Hefner-Einheiten pro 1 Watt 
aufgewendete Energie. 

Bei allen Vergleichen der Lichtausbeute verschiedener Lampen ist 
die mittlere sphärische Lichtstärke einzuführen ; es ist unzulässig, die 
mittlere hemisphärische oder die maximale ebene Lichtstärke einzuführen. 



II. Gleichstromlichtbogen. 

§76. Lichtansstrahlung. 

Trotter*) hat nachgewiesen, daß die Lichtausstrahlung des Kraters 
in derselben Weise erfolge, als ob der Krater eine flache, glühende 
Scheibe wäre. Es würde also das von der positiven Kohle ausgestrahlte 
Licht von einer Ebene ausgehen, welche durch die Kante des Kraters 
gelegt ist und von dieser Kante begrenzt ist. Nach dem Lambert- 
schen Gesetz 2) ist die von einem Oberflächenelement nach einer be- 
stimmten Richtung ausgestrahlte Lichtmenge proportional dem Kosinus 
des Emissionswinkels. Es wird also, wie Uppenborn^) zuerst bemerkt 
hat und Trotter später beweist, die von der Kraterfläche in irgend 
einer Eichtung ausgestrahlte Lichtmenge der in dieser Richtung sicht- 
baren Kraterfläche, also dem Kosinus desjenigen Winkels proportional 
sein, welchen die Sehrichtung mit der Scheibe einschließt. 

Wenn man in einem Polarkoordinatensystem den leuchtenden Punkt 
als Ausgangspunkt wählt, von ihm aus imter verschiedenen Winkeln zu 
einer festen Geraden in ein und derselben Ebene Strahlen zieht und auf 
diesen Strahlen die dem Kosinus dieser Winkel proportionalen Lichtstärken 
aufträgt, so ist die Yerbindimgslinie der Endpunkte auf den Strahlen ein 
Halbkreis, dessen Durchmesser die feste Gerade ist. Es müßte also, wenn 
Trotter's Gesetz ohne weiteres gültig wäre, die Lichtausstrahlungs- 
kurve des Gleichstromlichtbogens ein Halbkreis sein. Demnach würde 
am meisten Licht in der Richtung der Mittelsenkrechten auf der Scheibe 

') Trotter, E.T.Z. 13, p. 433, 1892. 

') Lambert, Photometria. Wien, 1760. 

3) üppenborn, Centr. f. El. 11, p. 129, 1889. 



Lichtausstrahlung des GleichstromlichtbogeDs. 



169 



ausgesendet werden; diese Lichtverteilungskurve stellt in Fig. 80 der 
punktierte Halbkreis dar. Später (1894) zeigte Trott er, daß man die 
leuchtende Scheibe, durch welche man die Kraterfläche ersetzt denken 
kann, nicht als vollständig gleichmäßig leuchtend annehmen darf, und 
Frau Ayrton bestätigte diese Behauptung, da sie in der Kraterfläche 
dunkle und hellere Stellen fand. 

Je nach der Richtung, in welcher man auf den Krater blickt, sieht 
man einen größeren oder kleineren Teil der leuch- 
tenden Fläche. Trott er hat die Größen der 
Kraterflächen, die sich imter verschiedenen Ge- 
sichtswinkeln dem Auge darbieten, gemessen und 
dargestellt. In Fig. 81 sind Trotter's Krater- 
umrisse wiedergegeben. Unter jeder Figur steht 
der Winkel, imter welchem der Krater betrachtet 
ist. Betrachtet man den Krater z. B. unter einem 
Winkel von 90°, also senkrecht zur Mittellinie 
der Kohlenstifte, so sieht man gamichts von der 
Kraterhöhlung; schaut man unter einem Winkel 
von 80*^ den Krater an, so erscheint ein kleiner 
Teil der Kraterfläche. (Der jeweils sichtbare 
Teil der Kraterfläche ist in den Figuren schraf- 
fiert.) Zwischen 50 und 40° scheint der sichtbare 
Teil der Kraterfläche ein Maximum zu sein. Die 
Größe des sichtbaren Teiles der Krater Oberfläche 
nimmt nun ab, je kleiner der Winkel zwischen 

Sehrichtung und Mittellinie wird, weil die negative Kohle einen Teil 
der Kraterfläche verdeckt. Fällt die Sehrichtung mit der Richtung der 
Mittellinie der Kohlen zusammen, so sieht man gamichts von der 
Leuchtfläche des Kraters, weil die negative Kohle die ganze Aussicht 
versperrt. Würde die negative Kohle nicht vorhanden sein, so würde 
man in dieser Stellung die vollständige leuchtende Kraterfläche sehen 
können. 

Da die negative Kohle die Kraterfläche in gewissen Stellungen 
verdeckt, so kann die vom Krater ausgestrahlte Lichtmenge nicht nach 
dem Kosinusgesetz mit dem Emissionswinkel wachsen; die Lichtaua- 
strahlungskurve kann also auch nicht ein Halbkreis sein. In Fig. 80 
stellt die ausgezogene Kurve die tatsächliche Lichtausstrahlungskurve 
eines Gleichstromlichtbogens dar, welche von Wybauw während der 
Ausstellung zu Antwerpen im Jahre 1885 aufgenommen wurde. Man 
sieht, daß vom Krater in der Richtung von ungefähr 50° ein Maximum 
von Licht ausgestrahlt wird, während von — 20° die negative Kohle 
fast gar kein Licht austreten läßt. Außerdem sieht man in Fig. 80, daß 




170 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



in den Quadranten oberhalb 90^ auch noch Licht erscheint. Dies 
kommt daher, daß auch die Seiten des Kraters glühen, femer, daß auch 
die negative Kohle und die Gassäule des Lichtbogens selbst Licht ent- 
senden. 

Der Anteil der verschiedenen Teile des Gleichstromlichtbogens an 
der Lichtausstrahlung ist verschieden. Am meisten Licht strahlt der 
Krater aus, etwa 85 7o der gesamten vom Lichtbogen ausgestrahlten 
Lichtmenge. Die negative Spitze strahlt ungefähr 10% ^.us imd der 




Lichtbogen selbst nur etwa 5 %• -^^i höheren Stromstärken beteiligen 
sich auch noch die glühenden Teile außerhalb des Kraters an der posi- 
tiven Kohle an der Licht aus Strahlung, allerdings in geringem Verhältnis 
im Vergleich zum Krater. 

Allard, Potier, Leblanc, Tresca und Joubert stellten im 
Jahre 1881 folgende Formel auf zur Bestimmimg der mittleren sphärischen 
Lichtstärke Jg aus der horizontalen Lichtstärke Jh und der in einer 
Meridianebene gemessenen maximalen Lichtstärke Jm. Sie gaben an: 



Js = 



+ -i" 



TJppenborn*) hat diese Formel an 7 Lampen verschiedener Größe 
geprüft und fand eine ziemlich gute Übereinstimmimg. 

BlondeP) leitete aus dieser Formel für den totalen Lichtstrom 
die Beziehung ab: 



Uppenborn, Centr. f. El. 12, p. 73, 1889. 
2) Blond el, Ecl. El. 2, p. 557, 1895. 



Gleichstromlichtbogen; Einfluß der Bogenlänge. 171 



* = 4. (-|- + -f ) oder * = 2n (^ + _|l) + 2, 



_5_ 

2 



Der erste Klammerausdruck stellt den unteren hemisphärisclien 
Lichtstrom und der zweite Klammerausdruck den oberen hemisphärischen 
Lichtstrom dar. Wybauw fand bei seinen Messungen auf der Ant- 
werpener Ausstellung mittlere Abweichungen von 6% von diesen Formeln, 
doch können, namentlich wenn die Formeln auf Lampen verschiedener 
Systeme angewendet werden, größere Fehler auftreten. 

§ 77. Einfluß der Bogenlänge. 

Die Schattenwirkung der negativen Kohle wird verringert, wenn 
man die Elektrodendistanz größer wählt. Es gelangt dann mehr Licht 
vom Krater ins Freie. Doch tritt mit Vergrößerung der Bogenlänge ein 
größerer Energieverbrauch ein, sodaß die Lichtausbeute bei größerer 
Bogenlänge nicht mehr so günstig zu sein scheint, wie bei kleineren 
Bogenlängen. Der Einfluß der Bogenlänge auf die Lichtausbeute wurde 
von W. E. Ayrton im Jahre 1893 aufgeklärt. W. E. Ayrton hatte 
gefunden, daß bei konstanter Stromstärke die vom Bogen ausgesendete 
Lichtmenge mit der Bogenlänge bis zu einem Punkte wuchs und bei 
weiterer Vergrößerung der Bogenlänge abnahm. BlondeP) bestätigte 
die Versuche Ayrton's. Er zeigte, daß ein Kohlenpaar von bestimmtem 
Material und bestimmtem Durchmesser bei konstanter Stromstärke ein 
Maximum der Gesamtlichtausstrahlung bei einer bestimmten Bogenlänge 
besitze. Dieses Maximum der Lichtausstrahlung lag bei den von 
Blondel verwendeten Kohlen (Nanterre) bei einer Bogenlänge von 
5 — 6 mm. Dieser Bogenlänge entsprach eine Elektrodenspannung von 
50 — 55 Volt. Wurde der Bogen bei konstanter Stromstärke noch weiter 
verlängert, so blieb die ausgestrahlte Lichtmenge konstant oder fiel, 
während die Spannung mit wachsender Bogenlänge gewachsen war. 
Demnach war auch die im Bogen verbrauchte Arbeit gewachsen und die 
Lichtausbeute wurde für Bogenlängen, die größer als 6 mm waren, 
kleiner. Unterhalb 4 mm Bogenlänge war bei den BlondeP sehen Ver- 
suchen die Lichtausbeute sehr gering. 

Bei Bögen, die mit höheren Stromstärken als 10 Amp. betrieben 
wurden, fand Frau Ayrton^), daß bei konstanter Stromstärke die 
mittlere sphärische Lichtstärke in Abhängigkeit von der Bogenlänge 



1) Blondel, Ecl. El. 10, p. 289, 1897. 

2) Mme Ayrton, Ecl. El. 24, p. 458, 1900. (Congres international d'Elec- 
tricite.) 



172 ^^^ Licht des elektrischen Lichtbogens. 

2 Maxima und 1 Minimum aufwies. Das erste Maximum lag zwischen 
der Bogenlänge null und der Bogenlänge 2 mm; das Minimum entsprach 
der Bogenlänge 2 mm und das zweite Maximum der Bogenlänge 4 mm. 
Als Grund dafür, daß ein kurzer Lichtbogen bei hoher Stromstärke 
mehr Licht aussendet als eih längerer bei derselben hohen Stromstärke, 
fand Frau Ayrton, daß bei kurzem Bogen und hoher Stromstärke die 
negative Kohle eine sehr zugespitzte Form annimmt und so mehr Licht 
vom Krater aus ins Freie gelangen läßt. Bei größerer Bogenlänge und 
hoher Stromstärke plattet sich die negative Spitze mehr ab und ver- 
sperrt so mehr Licht vom Krater den Austritt ins Freie. 

Frau Ayrton zeigte, daß die Krateroberfläche bei konstanter 
Stromstärke etwas mit der Bogenlänge wächst; es müßte demnach die 
Lichtausstrahlung bei konstanter Stromstärke mit wachsender Bogenlänge 
ständig wachsen. Daß mm aber bei Bogenlängen größer als 4 — 6 mm 
die Lichtausstrahlung mit wachsender Bogenlänge konstant bleibt oder 
fällt, schreibt Frau Ayrton der Lichtabsorption durch die Gassäule des 
Bogens zu. Sie bewies, daß der Bogen Licht absorbiert dadurch, daß 
er einen Schatten wirft, femer daß er Gegenstände, die hinter ihn gestellt 
werden, verbirgt. Außerdem bemerkte Frau Ayrton, daß das Licht 
des längeren Bogens violetter ist als das Licht des kürzeren Lichtbogens, 
gleich als ob mehr von den gelben und grünen Strahlen vom Bogen 
selbst absorbiert werden würden, wenn der Bogen länger ist. Besonders 
absorbieren die festen, in den Bogen mitgerissenen Kohlenp artikelchen 
Licht. 

§ 78. Einflnß des KoUendnrchmessers und Materials. 

Schreihage ^) hatte den Satz ausgesprochen, daß die mittlere 
sphärische Lichtstärke eines Bogens von konstanter Stromstärke und 
konstanter Spannung und Bogenlänge umgekehrt porportional dem 
Kohlendurchmesser sei. BlondeP) fand diese Beziehung für Nanterre- 
kohlen nur bei Elektrodenspannungen zwischen 40 und 45 Yolt gültig. 
Die Kohlen hatten folgende Durchmesser: 16/14, 10/10, 8/6. (Die Zahl 
links bedeutet nach Blondel den Duchmesser der positiven Kohle in mm, 
die Zahl rechts den Durchmesser der negativen Kohle in mm.) Im 
Mittel verhielten sich die Kohlendurchmesser wie 15 : 10 : 7. Die mittleren 
sphärischen Lichtstärken, welche die drei Kohlenpaare bei konstantem 
Energieverbrauch gaben, waren 340 . 550 . 730 HE. Die Lichtstärken 
stehen im Verhältnis 7 : 11,3 : 15, also angenähert umgekehrt proportional 



') Schreihage, Centr. f. El. 10, p. 604, 1888. 
2) Blondel, Ecl. El. 10, p. 496, 1897. 



Gleichstromlichtbogen: Einfluß des Kohlendurchmessers und des Materials. 173 

dem mittleren Durchmesser. Das S ch reih age' sehe Gesetz gilt nur in 
engen Grenzen; es empfiehlt sich daher die Lichtstärke bei konstantem 
Energieverbrauch in Abhängigkeit vom Kohlendurchmesser experimentell 
zu bestimmen, anstatt aus dem Schreihage 'sehen Gesetz zu errechnen. 
Für die Lichtausbeute ist eine Verminderung des Durchmessers 
sowohl der positiven als auch der negativen Kohle günstig. Für die 
negative Kohle ist es ohne weiteres eiazusehen, daß bei einer Verminde- 
rung ihres Durchmessers mehr Licht vom Krater ins Freie gelangen 
kann. Die Verminderung des Durehmessers der negativen Kohle ändert 
etwas die maximale ebene Liehtausstrahlungsriehtung. In Figur 82 ist 



HOlllllll 




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9&^ 



Ä 


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s>--r'~~~~~~'~~~^ ^^ 


T^ 


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VV\^"^^^ 


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7a^ 


^0" 



w^ 



Fig. 82. 



Fig. 83. 



eine Aufnahme der Liehtverteilung in verschiedenen Richtungen von 
Heskett^) dargestellt, für zwei Bögen, bei welchen beide positiven Kohlen 
denselben Durehmesser von 18 mm hatten. In der dick ausgezogenen 
Kurve hatte die negative Kohle einen Durehmesser von 12 mm, in der 
dünn ausgezogenen Kurve einen Durehmesser von 7,5 mm bei gleicher 
Bogenlänge und gleichem Wattverbraueh (468 Watt). Man ersieht aus 
Figur 82, daß eine Verminderung des negativen Kohlendurehmessers 
eine größere Liehtmenge in die stark von der Horizontalen abgeneigten 
Eichtungen gelangen läßt, während die Lichtmenge in der Nähe der 
Horizontalen bei größerem Durehmesser der negativen Kohle größer ist. 
Auch die Verringerung des Durehmessers der positiven Kohle 
erhöht die Liehtausbeute. In Figur 83 sind Beobachtungen von Heskett 
dargestellt. Drei Bögen von gleicher Länge und gleichem Wattver- 
braueh (10 Amp., 46 Volt) sind für verschiedene positive Kohlendurch- 



Heskett, The Electr. 39, p. 707, 1897. 



174 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



messer untersucht worden. Heskett beobachtete gleichzeitig den Ab- 
brand, der bei derselben Stromstärke größer wird, wenn der Kohlen- 
durchmesser kleiner gemacht wird. Die Durchmesser der zu Figur 83 
gehörigen Kohlen sind in folgender Tabelle zusammengestellt. 



Kurve 


Durchmesser der 

positiven Kohle 

in mm 


Abbrand der posi- 
tiven Kohle in mm 
pro Stunde 


Durchmesser der 

negativen Kohle 

in mm 


Abbrand der nega- 
tiven Kohle in mm 
pro Stunde 


I 

n 
III 


18 
14 
13 


17,8 
26J 
30,5 


12 

9 
8 


16,5 
27,1 
35,5 



Für dieselbe Stromstärke ist bei demselben Kohlenmaterial, dem- 
selben Wattverbrauch, derselben Bogenlänge die Lichtausbeute um so 
größer, wenn bei einem gegebenen negativen Kohlendurcbmesser der 
positive Kohlendurchmesser so dünn als möglieb ist. Eine praktische 
Grenze ist, wie Frau Ayrton bewiesen, der Punkt, bei welchem bei 
einem bestimmten Durchmesser die Stromdichte so groß wird, daß der 
Bogen unruhig wird imd zu ziscben anfängt. 

Bei gleichen Durchmessern hat das Kohlenmaterial einen bedeutenden 
Einfluß auf die Lichtausbeute. Die sogenannten „weichen" Kohlen, 
welche mehr Ruß enthalten, geben unter gleichen Bedingungen mehr 
Licht als die sogenannten „harten" Kohlen, welche mehr Graphit ent- 
halten. Die weichen Kohlen haben einen größeren Abbrand als die 
harten Kohlen. 

Die Dochtkohlen geben bei gleichem Kohlendurchmesser, gleicher 
Bogenlänge, gleicher Stromstärke und gleichem Energieverbrauch eiae 
geringere Lichtausbeute als die Homogenkohlen. Das Dochtmaterial 
erniedrigt, wie Blonde 1 bewiesen hat, die Helligkeit der glühenden 
Kraterfläche. 



§ 79. Einfluß der Stromdichte. 

Für kleine Stromstärken bis 10 Amp. wächst, wie Blondel be- 
wiesen hat, die vom Bogen bei konstanter Spannung und konstantem 
Kohlendurchmesser ausgestrahlte Lichtmenge mit wachsender Strom- 
dichte. 

Blondel und Rey^) haben eine umfangreiche Untersuchung aus- 
geführt über den Einfluß der Stromdichte auf die Lichtausstrahlung des 
Kraters bei hohen Stromstärken, wie solche in Scheinwerfern und bei 



') Blondel et Rey, Bull. El. 9. VU. 1902. 



Gleichstromlichtbogen: Einfluß der Stromdichte. 



175 



Leuchttürmen angewendet werden. Sie experimentierten mit Strömen 
von 25 — 300 Amp. In Figur 84 ist einer ihrer Versuche graphisch dar- 
gestellt, welcher sich auf einen Lichtbogen zwischen einer positiven 
Kohle von 37 mm Durchmesser und einer negativen Kohle von 26 mm 
Durchmesser bezieht. Die Abscissen stellen die Stromdichten in der 
positiven Kohle in Amp. pro Quadratcentimeter dar. Die Ordinaten 
stellen die von einem Quadratmillimeter der Kraterfläche ausgestrahlte 
mittlere sphärische Lichtstärke in Hefnereinheiten dar. 

Die ausgezogene Kurve in Figur 84 bezieht sich auf die Mittel- 
werte der beobachteten Pimkte. Es ergibt sich aus dieser Figur und 

wo 



0) 


300 






o 


, 


* 


ZOO 


/t 


^' 


y 




1 


100 / 


/" 










/ 











10 1S 

Amp. pro qcm 

Fig. 84. 



20 



25 



aus den anderen zahlreichen Beobachtungen Blondel's und Rey's, daß 
die pro Quadratmillimeter der Kraterfläche ausgestrahlte mittlere sphä- 
rische Lichtstärke mit der Stromdichte in der positiven Kohle bei 
offenem Bogen wächst. 

Abney*) behauptete im Jahre 1881, daß die pro Quadratmillimeter 
der Kraterfläche ausgestrahlte Lichtmenge bei einem bestimmten Kohlen- 
material für verschiedene Bogenlängen und Stromstärken konstant sei; 
auch Violle^) stellte dieselbe Behauptung auf. Er hatte im elektrischen 
Ofen Bögen bei verschiedenen hohen Stromstärken photographiert und 
festgestellt, daß die verschiedenen Photogramme gleiche Helligkeit 
zeigten. Hieraus schloß er, daß die von einem Quadratmillimeter der 
Kraterfläche ausgestrahlte Lichtmenge von der Stromdichte unabhängig 
sei. Die Untersuchungen von Blondel und Rey, bei welchen die 



1) Abney, Phil. Trans. 172, p. 890, 1881. 
») Violle, CR. 119, p. 949, 1894. 



176 ^^ Licht des elektrischen Lichtbogens. 

Lichtstärke photometrisch bestimmt wurde, zeigen jedoch, wenigstens 
für starke Ströme und offene Bögen, daß die Abney-Vi olle 'sehe Be- 
hauptung nicht zutreffend ist. Vi olle hatte den Bogen im elektrischen 
Ofen photograpliiert; im Ofen herrschte konstante Temperatur. Blonde 1 
und Rey haben mit Recht auf die Unempfindlichkeit und Unzulänglich- 
keit der von Vi olle verwendeten photographischen Methode zur Aus- 
führung von Helligkeitsmessungen bei so stark leuchtenden Lichtquellen, 
wie es die mit starken Strömen gespeisten Kohlenlichtbögen sind, auf- 
merksam gemacht. 

Die in Figur 84 dargestellte punktierte Kurve ist eine Kurve, 
welche Blondel und Rey berechnet haben. Wie man sieht, weicht 
diese Kurve wenig von der beobachteten (ausgezogenen) Kurve ab. Die 
Kurven, welche die Beziehimgen zwischen Stromdichte und Lichtstärke 
pro Quadratmillimeter der Kraterfläche darstellen, sind angenähert 
Parabeln. Blondel und Rey fanden für Bögen über 15 Amp. Strom- 
stärke folgende empirischen Beziehungen gültig, bei welchen die Kon- 
stanten für jedes Kohlenmaterial neu zu bestimmen sind. 

Bezeichnet man mit F die leuchtende Kraterfläche in qmm, mit J 
die Stromstärke in Amp. und mit m eine Konstante, welche für Ströme 
von 50 — 300 Amp. = 0,2 ist, so ist 

F = m.j'/« . (1) 

Der von einem Quadratmillimeter der Krateroberfläche ausgesendete 
Lichtstrom sei e. Die Stromdichte in der positiven Kohle sei d (in 
Amp./qcm); a imd b seien die Parameter einer Parabel. Dann lassen 
sich die Kurven in Figur 84 durch die Beziehimg ausdrücken: 

e(e + a) = b.cf (2) 

a ist = 200. b war bei Blondel und Rey 's Kohlen bei einem Durch- 
messer D der positiven Kohle von 49 mm = 1000. 

"TT • 

Aus Formel 2 ergibt sich e in Hefnereinheiten. 

Der gesamte vom Krater ausgehende Lichtstrom ist dann: 

</* = TT . F . e in Lumen (3) 

Dieser Lichtstrom ist der theoretische unter der Annahme, daß 
keine negative Kohle der positiven Kohle gegenübersteht. Um den tat- 
sächlichen Lichtstrom aus dem theoretischen zu erhalten, multiplizierten 
Blondel und Rey den theoretischen Lichtstrom in Formel 3 mit dem 
Faktor 0,84 und fanden zwischen dem berechneten Wert 

* = 0,84 71. F. e (4) 

und dem experimentell bestimmten Werte einen Unterschied von -+- 1,^%' 



Wechselstromlichtbogen : Lichtausstrahlung. 177 

III. Wechselstromlichtbogen. 

§ 80. Lichtansstrahlnng. 

Beim Wechselstromlichtbogen ist die Lichtausstrahlung eine andere 
als beim Gleichstromlichtbogen. Beim Gleichstromlichtbogen hat die 
positive Kohle eine viel höhere Temperatur und leuchtet viel heller als 
die negative Kohle ; sie hat demgemäß auch den weitaus größten Anteil 
an der Lichtausstrahlung. Beim Wechselstromlichtbogen hingegen ist in 
jeder Periode einmal die untere Kohle imd einmal die obere Kohle 
positiv. Das stärkere Licht wird daher auch in jeder Periode einmal 
nach oben und einmal nach unten geworfen. Infolgedessen wird das 
Polardiagramm, welches die Beziehungen zwischen Intensität des aus- 
gestrahlten Lichtes imd der Ausstrahlungsrichtung darstellt, nicht mehr 
die eiförmige Gestalt haben wie beim Gleichstrombogen. 

Es bildet sich bei den heute in Wechselstrombogenlampen ver- 
wendeten Dochtkohlen an jeder Elektrodenspitze ein kleiner Krater. 
Nach BlondeP) kann man sich beim Wechselstromlichtbogen alles aus- 
gestrahlte Licht von den Kratern ausgehend denken. Nur bei sehr 
großer Stromdichte nehmen auch Teile außerhalb des Kraters an der 
Lichtausstrahlung teil. Blondel wendet das Trott er 'sehe Gesetz auch 
für den Wechselstromlichtbogen an. Jeder der beiden kleinen Krater 
würde einen Kreis als Polarkurve geben, welcher die Beziehung zwischen 
der Intensität des von dem betreffenden Krater ausgestrahlten Lichtes 
und der Ausstrahlungsrichtung darstellt. In Fig. 85 sind diese Kreise 
gestrichelt eingezeichnet. Da nun aber das von jedem Krater ausgestrahlte 
Licht von der anderen Kohle teilweise verdeckt wird, ergibt sich für 
die von einem Krater ausgehende Lichtausstrahlungskurve eine ähnliche 
eiförmige Gestalt wie für den Gleichstrombogen. Außerdem ist in Fig. 85 
noch eine dritte, kleinere Lichtkurve eingezeichnet, welche das von den 
gasförmigen Teilen des Bogens sowie das von den außerhalb der Krater 
gelegenen glühenden Elektrodenteilen ausgestrahlte Licht darstellt. 
Diese drei Lichtverteilungskurven setzen sich zu einer resultierenden 
Lichtverteilungskurve des Wechselstromlichtbogens zusammen, welche in 
Fig. 86 dargestellt ist. Während beim Gleichstromlichtbogen die typische 
Gestalt der Lichtverteilungskurve eiförmig ist, gleicht die Lichtverteilungs- 
kurve eines Wechselstromlichtbogens dem Flügelpaare eines Schmetter- 
lings, worauf Uppenborn zuerst aufmerksam gemacht hat. Die Licht- 
verteilungskurve zeigt in der Horizontalen einen Einschnitt. Der normale 



1) Blondel, Ecl. El. 2, p. 557, 1895. 
Monasch. 12 



178 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



Wechselstromlichtbogen strahlt also am wenigsten Licht in horizontaler 
Richtung aus. Die maximale Lichtausstrahlung findet in einer Richtung 
von 50 — 60*^ von der Horizontalen nach oben und unten statt. Wenn 
man die Stromdichte erhöht und die Bogenlänge klein macht, so nimmt 
der Bogen selbst sowie die außerhalb der Krater glühenden Elektroden- 
teile einen besonders großen Anteil an der Lichtausstrahlung in horizon- 
taler Richtung. Der Einschnitt zwischen den beiden Flügeln verschwindet 
dann fast ganz. So stellt Fig. 87 eine Lichtausstrahlungskurve dar, 
welche Blondel an einem Wechselstromlichtbogen eines Scheinwerfers 
von 5 mm Bogenlänge bei sehr hoher Stromdichte aufgenommen hat. 
Der Einschnitt ia der Horizontalen ist hier nur sehr gering. 






Fig. 86. 



Fig. 86. 



Fig. 87. 



Häufig zeigt der unterhalb der Horizontalen liegende Flügel der 
Lichtverteilungskurve bei vertikaler Anordnung der Kohlen des Wechsel- 
stromlichtbogens einen größeren Maximalwert der ausgestrahlten Licht- 
intensität als der oberhalb der Horizontalen liegende Flügel. Der 
Grund dieser Erscheinung ist der, daß die obere Kohle durch den auf- 
steigenden warmen Luftstrom erwärmt wird und infolgedessen etwas 
mehr Licht ausstrahlt als die untere Kohle. 

Blondel stellte folgende empirische Formel auf, um die mittlere 
sphärische Lichtstärke Jg aus der horizontalen Lichtstärke Jh und der 
maximalen Lichtstärke Jm unterhalb der horizontalen und der maximalen 
Lichtstärke Jm' oberhalb der Horizontalen zu berechnen. 



J. = 



+ Jm' 



Diese Formel gilt für Ströme imterhalb 10 Amp. 

Für Ströme stärker als 15 Amp. gibt er die Formel an: 



J.= 



8 



Wechselstromlichtbogen: Einfluß der Bogenlänge. 



179 



Blondel*) zeigt, daß die Anwendung dieser Formel für Ströme 
höher als 15 Amp. gute Übereinstimmung mit den von Helios in einer 
Versuchsreihe unabhängig von ihm errechneten Werten zeigt. 

Für Ströme von 8 — 12 Amp. empfiehlt Blondel die Formel: 



4- 



Jn,+J. 



§ 81. Einfluß der Bogenlänge. 

Da jede Kohle durch Schattenbildung einen Teil des von der 
anderen Kohle erzeugten Lichtes nicht zur Geltung kommen läßt, kann 
man durch Vergrößerung der Elektrodendistanz, bei welcher die Schatten- 
wirkung jeder Elektrode vermindert wird, eine größere Lichtwirkung 



/for/zo/ffa/e 



W^ 



20° 



1 


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X 


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¥0^ 


3ü 


\fBmm \ 


so^ 






\ 


m'' 






W^ 









Fig. 88. 

erhalten. Da aber der längere Bogen auch eine größere Energiemenge 
erfordert, so muß die Energie proportional der Verlängerung der Bogen- 
länge gesteigert werden. Läßt man den Energieverbrauch konstant und 
verlängert die Elektrodendistanz, so wird trotz der verminderten Schatten- 
wirkung die ausgestrahlte Lichtmenge geringer. In Fig. 88 hat Görges^) 
dargestellt, wie die Helligkeit bei wachsender Bogenlänge imd dem- 
selben Energieverbrauch abnimmt. Die Kurven stellen die Hellig- 
keit pro Watt für eine 12 Amp. Lampe dar; ein Millimeter entspricht 
0,25 Hefner-Einheiten. Die neben die Kurven geschriebenen Zahlen 
geben die Lichtbogenlängen an. Blondel und Jigouzo^) untersuchten 
den Einfluß der Bogenlänge des Wechselstromlichtbogens auf die mittlere 



1) Blondel, Ecl. El. 2, p. 557, 1895. 

2) Görges, E.T.Z. 16, p. 548, 1895. 

3) Blondel and Jigouzo, El. World 29, p. 232, 1897. 



12* 



180 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



sphärische Lichtstärke bei yerschiedenem Energieverbrauch, mit dem 
Blondel'schen Lumenmeter. Der Strom wurde konstant auf 10 Amp. 
gehalten. Die Spannung wurde auf den der größeren Bogenlänge ent- 
sprechenden höheren Betrag gesteigert. Die zu den Untersuchungen 
verwendeten Kohlen waren Dochtkohlen von 10 mm Durchmesser. Die 
Periodenzahl betrug konstant 42 Perioden pro Sekunde. Die Beob- 
achtungen Blondel's und Jigouzo's sind in folgender Tabelle zu- 
sanmiengestellt. 

L Dochtkohlen von Carre. 















Mittiere sphä- 


Spanntmg 


Watt 

am 

Wattmeter 


Volt- 
ampere 


Leistungs- 
faktor 


Mittlere sphä- 
rische Licht- 
stärken in HL 


Bogen- 
länge in 
mm 


rische Licht- 
stärke in HL 

pro iWatt 

aufgewendete 

Energie 


30,5 


240 


305 


0,787 


120 


0,0 


0,395 


36,0 


310 


360 


0,849 


267 


1,0 


0,742 


39,8 


358 


398 


0,895 


366 


1,5 


0,925 


44,9 


410 


449 


0,915 


412 


2,5 


0,920 


48,5 


448 


485 
IL D( 


0,925 

)chtkohlen 


380 
von Helios. 


4,0 


0,780 


24,5 


218 


245 


0,889 


160 


0,0 


0,655 


28,5 


265 


285 


0,933 


254 


1,5 


0,890 


33,2 


320 


332 


0,963 


208 


3,5 


0,622 


38,0 


368 


380 


0,968 


203 


5,0- 


0,534 



Aus dieser Tabelle läßt sich erkennen, daß die Lichtstärke zuerst 
mit wachsender Bogenlänge bis auf einen Maximalwert steigt und bei 
noch weiterer Veriängerung des Bogens und gesteigertem Energieverbrauch 
bei konstanter Stromstärke wieder fällt. 



§ 82. Einfloß des Kohlendnrchmessers nnd Materials. 

Beim Wechselstromlichtbogen hat der Durchmesser der Kohlen 
denselben Einfluß auf die Lichtausbeute wie bei Gleichstrom. Eine Yer- 
größerung des Kohlendurchmessers verringert bei demselben Effekt- 
verbrauch die Lichtausstrahlung. Blond el und Jigouzo erhielten mit 
zwei Dochtkohlen von 10 mm Durchmesser eine mittlere sphärische Licht- 
stärke von 360 HL; wurden die 10 mm Dochtkohlen durch Dochtkohlen 
von 14 mm Durchmesser ersetzt, so betrug die mittlere sphärische Licht- 
stärke bei demselben Energieverbrauch nur 292 HL. Das Gesetz von 



Wechselstromlichtbogen: Einfluß der Stromdichte. 



181 



Schreihage, nach welchem die Intensität der Lichtausstrahlung um- 
gekehrt proportional dem Kohlendurchmesser sei, wurde von Blonde 1 
und Jigouzo nicht bestätigt gefunden. Der Grund ist der, daß das 
Schreihage 'sehe Gesetz den Einfluß der Bogenlänge nicht mitberück- 
sichtigt. 

Das Material der Kohlen ist bei einer Beurteilung der Licht- 
ausbeute des Wechselstromlichtbogens zu berücksichtigen. Bei Homogen- 
kohlen ist die Lichtausbeute geringer als bei Dochtkohlen imd bei 
Dochtkohlen wechselt sie unter gleichen elektrischen Verhältnissen je 
nach der Beschaffenheit und Fabrikation der Kohlen. Gesetzmäßigkeiten 
über den Einfluß des Kohlenmaterials lassen sich nicht aufstellen; man 
muß jede Kohlensorte einer speziellen experimentellen Prüfung unter- 
ziehen. 

§ 83. Einfluß der Stromdichte. 

Der Einfluß der Stromdichte auf die Lichtausstrahlung bei kon- 
stanter Spannimg ist genauer von Blondel und Jigouzo imtersucht 
worden. Eine ihrer Versuchsreihen ist in Fig. 89 dargestellt. Die Ver- 




suche beziehen sich auf Dochtkohlen von 10 mm Durchmesser. Kurve I 
wurde mit Nanterrekohlen, Kurve II mit Ilelioskohlen aufgenommen. 
Die Spannung betrug konstant 41 Volt. Man ersieht aus der Figur, 
daß die Lichtausstrahlung mit wachsender Stromdiclite zunimmt. Bei 
ungefähr 20 Amp. biegen sich die Kurven etwas nach unten. (Bei dieser 
Stromstärke verbrennen die Kohlenspitzen stark; diese Stromstärke 
kommt bei 10 mm Kohlen für die Praxis nicht in Betracht.) Bei Strom- 
stärken unterhalb 20 Amp. nähert sich die Kurve, welche die Be- 
ziehungen zwischen Stromdichte und Lichtausstrahlung für dasselbe 
Kohlenpaar bei konstanter Spannung darstellt, einer Parabel. 



182 ^^ Licht des elektrischen Lichtbogens. 

Nach Blondel und Jigouzo's Untersuchungen gibt es also für 
eine Kohle von bestimmtem Material und bestimmtem Durchmesser bei 
einer bestimmten Stromstärke und Bogenlänge ein Maximum der mittleren 
sphärischen Lichtstärke pro 1 Watt aufgewendete Energie. 

§84. Flimmeni. 

Da in jeder halben Periode der Strom von einem Werte null auf 
einen Maximalwert steigt imd wieder auf null zurücksinkt, muß auch 
die ausgestrahlte Lichtmenge, welche eine Funktion der Stromstärke ist, 
periodischen Schwankungen imterworfen sein. Blondel^) photographierte 
das während verschiedener Perioden vom Wechselstromlichtbogen aus- 
gesandte Licht. Er erhielt am Ende einer jeden halben Periode, also 
während der Strom durch null ging, dunkle Stellen imd in der Mitte 
jeder halben Periode hell leuchtende Stellen. Hierbei zeigte sich, daß 
die leuchtenden Stellen heller waren, wenn sie von derjenigen Kohle 
ausgegangen waren, welche während der betreffenden halben Periode 
positiv war. 

Das menschliche Auge ist gegen schnelle Lichtschwankungen ziem- 
lich unempfindlich. Nach Görges nimmt das Auge, wenn die Perioden- 
zahl erhöht wird, bald kein Flimmern mehr wahr, obwohl die Variationen 
im Licht noch sehr bedeutend sind. Die Grenze der Erkennbarkeit des 
Flimmems ist subjektiv verschieden und liegt im Mittel bei 60 Perioden 
pro Sekunde. Bei 40 Perioden ist das Flimmern unerträglich, bei 
50 Perioden noch schwach bemerkbar. Das Flimmern wird, wie Görges 
bemerkt, weniger bemerkbar, wenn der Lichtbogen mit einer Mattglas- 
glocke umgeben wird. Auch mildert ein Reflektor, der nach dem Vor- 
gänge von Helios vielfach dicht über dem Lichtbogen angebracht wird, 
das Flimmern erheblich, indem er auch die Lichtimpulse der unteren 
Kohle, wenn diese positiv ist, nach unten sendet und dadurch bei 
50 Perioden dem Auge 100 Lichtimpulse zukommen läßt. 

Görges untersuchte die Schnelligkeit, mit welcher die Licht- 
variationen den Stromvariationen folgen, indem er das ausgestrahlte 
Licht auf lichtempfindliches Papier fallen ließ. Es zeigte sich, daß 
sich die Lichtintensität fast momentan ändert und anscheinend alle 
Variationen der Stromkurve wiederspiegelt. Noch bei 300 Perioden pro 
Sekunde konnte auf dem lichtempfindlichen Papier festgestellt werden, 
daß die Lichtintensität den Stromschwankungen folgt, während das 
menschliche Auge schon bei 60 Perioden für diese Schwankungen im- 
empfindlich wird. Duddell 2) stellte fest, daß das Licht in noch viel 

i) Blondel, Lum. El. 42, p. 551, 618, 1891. 
2) Duddell, The Electr. 46, p. 270, 1900. 



Wechselstromlichtbogen: Flimmern. 183 

höherem Maße den Stromschwankungen folgt, als es aus den Görges'schen 
Versuchen hervorgeht. Duddell lagerte über einen Gleichstromlichtbogen 
die oscillatorische Entladung eines in Serie mit einer Selbstinduktions- 
spule geschalteten Kondensators. Der Strom im Lichtbogen bestand 
also aus einem großen, konstanten Teile, auf welchem eine kleine Welle 
variabler Stromstärke lagerte, die nach einigen Schwingungen aufhörte. 
Duddell fand nun, daß bei einem 8 Ampere-Gleichstromlichtbogen mit 
Homogenkohlen durch diese aufgelagerte Welle eine deutliche Verände- 
rung sowohl des vom Krater als auch von der Gassäule des Bogens 
ausgehenden Lichtes hervorgerufen wurde, wenn die Amplitude der 
Stromänderung 3 % von der Gleichstromstärke betrug bei einer Zahl 
von 4300 Wechseln pro Sekunde. Wurde bei derselben Wechselzahl 
die Amplitude der aufgelagerten Stromwelle auf 2 % ^^^ Gleichstrom- 
stärke verringert, so konnte eine Veränderung im Licht nicht mehr 
genau festgestellt werden. Diese Lichtschwankungen beziehen sich auf 
die aktinischen Strahlen, welche auf die photographische Platte wirken. 
Die sichtbaren Strahlen dürften sich wohl in ähnlicher Weise verhalten, 
vielleicht nicht bis zu demselben Grade von Empfindlichkeit. 

§ 85. Momentanwerte von Strom und Licht. 

Um einen genauen Einblick in den jeweiligen Zusammenhang 
zwischen der Stromstärke und dem ausgestrahlten Licht beim Wechsel- 
stromlichtbogen zu erhalten, muß man die Momentanwerte dieser Größen 
bestimmen. Man kann dann erkennen, daß die Stärke des in einer 
bestimmten Richtung ausgestrahlten Lichtes während einer Periode 
Schwankungen unterworfen ist. Bei den von Görges mitgeteilten Beob- 
achtungen wurden die momentanen Beziehungen zwischen Spannung, 
Stromstärke und Licht für die horizontale Richtimg bestimmt, ferner 
für eine Richtung, die von der horizontalen um 35® nach oben, imd für 
eine Richtung, die von der horizontalen um 35° nach unten abwich. 
Die Kurven für den horizontalen Strahl zeigen nur eine geringe Licht- 
stärke und bei verschiedenartigen Stromkiirven der Betriebsmaschine 
nahezu gleiche Lichtmaxima. Für die beiden geneigten Strahlen er- 
gaben sich keine wesentlichen Unterschiede in dem Verlauf der variabeln 
Größen zwischen dem nach oben und dem nach unten gerichteten Strahl. 
In Fig. 90 ist die Görges 'sehe Aufnahme dargestellt. Das Licht wurde 
für einen Strahl gemessen, der um 35 ° nach unten von der Horizontalen 
abwich. Die Stromkurve der Betriebsmaschine war flach. Man ersieht 
aus Fig. 90, daß die in ein und derselben Richtung während einer 
Periode ausgestrahlte Lichtmenge nicht für beide Kohlen gleich ist. 
Die Lichtmenge, welche von derjenigen Kohle ausgestrahlt wird, welche 



184 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



während der halben Periode positiv ist, ist größer als die von derselben 
Kohle ausgestrahlte Lichtmenge, wenn diese Kohle negativ ist. Das 
negative Lichtmaximum erhebt sich nur wenig von dem Lichtminimum, 
das beim Wechsel der Polarität der Kohle auftritt. 




Sfromsfurke 

Fig. 90. 



'iponnung 



Eingehendere Versuche über den Zusammenhang der Momentan - 
werte der variabeln Größen machten Fleming und PetaveP). Sie 
untersuchten einen Wecliselstromlichtbogen zwischen Dochtkohlen von 



Sfromsfärke 



360^ 




Spannung 



Fig. 91. 



15 mm Durchmesser bei einer konstanten effektiven Stromstärke von 
14 Ampere und beobachteten das in einer bestimmten Richtung aus- 
gestrahlte Licht. In Fig. 91 ist eine ihrer Beobachtungen dargestellt, 
welche das von dem Bogen allein ausgestrahlte Licht (das von den 



1) Fleming and Petavel, Phil. Mag. 41, p. 315, 1896. 



Wechselstromlichtbogen: Momentanwerte von Strom und Licht. 185 

Kratern ausgestrahlte Licht ist nicht mitgemessen), die Spannung an 
den Kohlen, den Strom im Bogen und die aufgewendete Arbeit für 
einen Bogen von 5,5 mm Länge bei 83,3 Perioden pro Sekunde wieder- 
gibt. Der Effektivwert der Spannung betrug 39 Volt. In diesem Dia- 
gramm ist auffallend, daß die von der Gassäule ausgestrahlte Lichtmenge 
nie null wird. Fleming und Petavel lassen es unentschieden, ob 
dieses schwache Leuchten der Gasstrecke während des Stromdurchgangs 
durch null von einem Weiterleuchten des glühenden Dampfes in der 
Gasstrecke oder durch Licht hervorgerufen ist, welches von den Kratern 
ausging, obwohl man das letztere sorgfältig fernzuhalten versucht hatte. 
In Fig. 92 ist das vom Krater der unteren Kohle während mehrerer 
Perioden in derselben Richtung ausgestrahlte Licht für einen Bogen von 
4,2 mm Länge bei 83,3 Perioden pro Sekunde dargestellt. Man sieht 
aus dieser Figur, daß die vom Krater ausgestrahlte Lichtstärke zwischen 




+ i- + 



Fig. 92. 

einem Minimum und zwei Maximalwerten in jeder Periode schwankt, 
welch letztere an Größe verschieden sind. Wenn der Krater positiv ist, 
erreicht die Intensität des ausgestrahlten Lichtes den höheren Maximal- 
wert. Der kleinere Maximalwert der Lichtintensität tritt dann auf, 
wenn die Kohle negativ ist. Außerdem ist in Fig. 92 zu erkennen, daß 
die Lichtkurve steiler ansteigt und sanfter absteigt, woraus Fleming 
imd Petavel den Schluß ziehen, daß die Kohlen schneller warm werden 
und sich langsamer abkühlen; besonders wenn der Krater negativ ist, 
tritt das langsame Absteigen der Lichtkurve deutlich hervor. Der 
Grund ist der, daß, wenn die negative Kohle ihr Maximum der Wärme 
erreicht hat, die positive Kohle, welche ihr gegenüberliegt, sich von 
ihrem Wärmemaximum, welches höher liegt als das der negativen Kohle, 
abzukühlen beginnt und der sich abkühlenden negativen Kohle Wärme 
zustrahlt und somit die Abkühlung der negativen Kohle verzögert. 
Fleming und Petavel stellten femer fest, daß bei derselben Perioden- 
zahl für einen kurzen Lichtbogen (3,2 mm) ein Nacheilen der Amplitude 
der Lichtkurve gegenüber der Araplitude der Effektkurve stattfindet, 
während es unter denselben Verhältnissen bei langem Bogen (12 mm) 
nicht zu bemerken war. 



Igg Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 

Die Versuche von Burnie*) über das Verhalten der Momentan- 
werte YOn Strom und Licht bestätigen die Versuche von Fleming und 
Petavel. Inwiefern die Temperatur der Kohlen den Stromschwankungen 
folgt, ist schon in § 62 besprochen worden. 



§ 86. Einfloß der Kurvenform des Generators. 

Die äußerst geringe Deformation, welche der Bogen auf die Strom- 
kurven in Fig. 90 und Fig. 91 bei den Versuchen von Görges und 
Fleming und Petavel ausgeübt hat, läßt sich nach den Duddell- 
Marchan t 'sehen Untersuchungen dadurch erklären, daß Görges und 
Fleming und Petavel zu ihren Versuchen Dochtkohlen verwendet 
haben. 

Rößler und Wedding^) untersuchten den Einfluß verschieden- 
artiger Strom- und Spannungskurven des Generators auf die Leucht- 
kraft des Wechselstromlichtbogens. Sie nahmen nur die Spannungs- 
und Stromkurven verschiedener Generatoren auf. Leider haben sie nicht 
auch untersucht, in welcher Weise die Stromkurven vom Bogen defor- 
miert wurden. Aus den Versuchen von Rößler und Wedding geht 
hervor, daß unter angenähert denselben Verhältnissen die Leuchtkraft 
des Lichtbogens umso größer wird, je flacher die Stromkurve des Gene- 
rators ist. So erhielten sie bei 40 Perioden pro Sekunde und einem 
Betriebsstrom von ungefähr 9,5 Ampere als Mittelwert der mittleren 
sphärischen Lichtstärke unter der Horizontalen für 1 Watt aufgewendete 
Energie : 

Bei einer spitzen Kurve 0,710 HE. 

- flachen - 1,024 HE. 

Görges erhielt ähnliche Resultate. Er fand für eine 12 Ampere- 
lampe bei 50 Perioden pro Sekunde als mittlere sphärische Lichtstärke 
pro 1 Watt aufgewendete Energie: 

Bei einer spitzen Kurve 0,796 HE. 

- flachen - 0,%0 HE. 

Als Grund, weshalb die Lichtausbeute bei flachen Stromkurven 
größer ist als bei spitzen, führt Görges an, daß bei spitzen Strom- 
kurven auf eine kurz andauernde hohe Stromstärke eine längere Zeit 
folgt, in welcher die Stromstärke sehr gering ist. In dieser Zeit werden 
sich die Kohlen stark abkühlen. Mit abnehmender Temperatur nehme 
auch die Intensität der sichtbaren Strahlung schnell ab. Die Zeiten 



») Burnie, Ecl. El. 13, p. 365, 1897. 

2) Rößler und Wedding, E.T.Z. 15, p. 315, 1894. 



Wechselstromlichtbogen: Einfluß der Periodenzahl. 



187 



geringer Stromstärke würden dann für die Lichtausbeute sehr wenig in 
Betracht kommen. 

Rößler und Wedding gelangen zu dem Schlüsse, daß die Licht- 
entwicklung des Wechselstrombogens von dem einfachen Mittelwerte der 
Stromstärke abhängt. Man würde dann für eine rechteckige Strom- 
kurve ein Maximum der Lichtentwicklung erb alten. 

Blonde 1 hatte schon 1893 darauf hingewiesen, daß die Aus- 
löschungen des Wechselstrombogens am Ende jeder halben Periode am 
kürzesten seien für rechteckige Kurven. Leider lassen sich aber recht- 
eckige Stromkurven in der Praxis nicht erzeugen. 

§ 87. Einfloß der Periodenzahl. 

Rößler und Wed ding sprachen nach einem Versuche, bei welchem 
nach einer Erhöhung der Periodenzahl um 33 7o die Lichtentwicklung 
um 6 7o zugenommen hatte, die Möglichkeit einer Zunahme der Licht- 
ausbeute mit steigender Periodenzahl aus. BlondeU) nahm sie zuerst 



ärke in 


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*> iOO 


















1 



















Z5 SO 7S tOO i25 ISO ^ZS 200 
Perioden pro Sekunde 

Fig. 93. 



an, bewies aber später auf Grund eingehender Versuche in Gemeinschaft 
mit Jigouzo^) das Gegenteil. In Fig. 93 ist eine diesbezügliche Beob- 
achtungsreihe von Blondel und Jigouzo für einen Wechselstrombogen 
zwischen Heliosdochtkohlen von 10 mm Durchmesser bei konstantem 
Energieverbrauch von 330 Watt und verschiedenen Periodenzahlen dar- 
gestellt. Man sieht aus dieser Figur, daß die Lichtausbeute bei dem- 
selben Energieverbrauch bei kleineren Periodenzahlen größer ist, eine 
Tatsache, die schon von Fleming und Petavel (1896) festgestellt 
worden war und von Duddell und Marchant (1899) bestätigt worden 



1) Blondel, Lum. El. 42, p. 619, 1891. 

2) Blondel und Jigonzo, El. World 29, p. 232, 1897. 



138 ^^s Licht des elektrischen Lichtbogens. 

ist. Die Fleming-Petayel 'sehen Beobachtungen sind in Fig. 94 dar- 
gestellt. Die beiden gestrichelten Kurven gelten für Wechselstrom. 
Die Kurve für die niedrigere Periodenzahl liegt höher als diejenige für 
die höhere Periodenzahl. Die Lichtausbeute ist also bei demselben 
Energieverbrauch höher bei kleinerer Periodenzahl. Allerdings darf 
nicht übersehen werden, daß bei kleineren Periodenzahlen die Stabilität 
des Wechselstromlichtbogens geringer wird, sodaß der Vorteil, den man 
in der Lichtausbeute durch Erniedrigung der Periodenzahl erhalten 
könnte, durch die Unmöglichkeit, wegen der Stabilität des Bogens eine 
gewisse Grenze der Periodenzahl zu imterschreiten , nicht zur Geltung 
kommen kann. 

Der Grund der Erscheinung, daß die Lichtausstrahlung des Wechsel- 
stromlichtbogens bei niedrigerer Periodenzahl günstiger wird, ist nach 
Blondel und Jigouzo der, daß bei konstanter Spannung und kon- 
stanter Stromstärke die Bogen für höhere Periodenzahlen länger werden. 
Bei einem Versuche von Blondel und Jigouzo war die Bogenlänge 
unter sonst konstanten Verhältnissen bei 25 Perioden 1 mm, bei 100 
Perioden 2 mm und bei 200 Perioden 3,25 mm. Da aber die Licht- 
ausbeute oberhalb einer gewissen Bogenlänge ungünstiger wird, ist es 
wohl möglich, daß die durch die Erhöhung der Periodenzahl hervor- 
gerufene Vergrößerung der Bogenlänge die Lichtausbeute bei Erhöhung 
der Periodenzahl ungünstiger macht. 

§ 88. Vergleich der Lichtansbeate bei Gleichstrom und 
Wechselstrom. 

Die Untersuchungen der Prüfungskommission i) der Frankfurter 
Ausstellung hatten ergeben, daß von den ausgestellten Lampen die 
spezifische Lichtausbeute der Gleichstromlampen bei gleichem Energie- 
verbrauch größer war als die der Wechselstromlampen. Der Unterschied 
betrug 100® zu Gunsten des Gleichstrombogens. 

Rößler und Wedding verglichen die mittlere sphärische Licht- 
stärke unterhalb der Horizontalen für 1 Watt aufgewendete Energie bei 
einer Wechsel Strombogenlampe und einer Gleichstrombogenlampe von 
annähernd gleichem Wattverbrauch. Die Wechselstromlampe brannte 
(bei flacher Kurve des Wechselstromgenerators) mit einer Stropistärke 
von 9,4 Amp. und einer Spannung an den Kohlen von 31,1 Volt. Die 
Gleich Stromlampe brannte mit einer Stromstärke von 6,8 Amp. und einer 
Elektrodenspannung von 42,4 Volt. Der Wattverbrauch der Wechsel- 



^) Offizieller Bericht über die internationale Elektrotechnische Ausstellung 
in Frankfurt a. M. 1891, Band 2, p. 127. 



Vergleich der Lichtausbeute bei Gleichstrom und Wechselstrom. 189 

stromlampe betrug 288 Watt, derjenige der Gleichstromlampe 288,3 Watt. 
Als mittlere hemisphärische Lichtstärke ergaben sich pro Watt bei der 
Gleichstromlampe 2,65 HL, bei der Wechselstromlampe 1,01 HL. Die 
mittlere hemisphärische Lichtstärke ist also bei gleichem Energiever- 
brauch für die Gleichstromlampe ungefähr 180% größer als für die 
Wechselstromlampe. 

Fleming und Petavel verglichen auch die spezifische Lichtaus- 
beute vom Gleichstrom- und Wechselstrombogen bei gleichem Energie- 
verbrauch. Ihre Beobachtungen sind in Figur 94 dargestellt. Sie 



800 




»I -H SOPerfoden 

-< 8S^ Perioden 



600 



Fig. 94. 



variierten den Energieverbrauch in den Grenzen von 200 — 600 Watt. 
Die gestrichelten Kurven beziehen sich auf den Wechselstrombogen 
zwischen Dochtkohlen von 15 mm Durchmesser; die ausgezogenen 
Kurven beziehen sich auf den Gleichstromlichtbogen imd zwar waren 
für die niedere Gleichstromkurve beide Kohlen Dochtkohlen von 15 mm 
Durchmesser und für die höher liegende. Kurve die obere Kohle eine 
Dochtkohle von 15 mm Durchmesser, die imtere eine Homogenkohle von 
9 TTiTn Durchmesser. Man sieht aus den Kurven, daß bei gleichem 
Energieverbrauch der Wechselstrombogen eine geringere spezifische Licht- 
ausbeute liefert als der Gleichstrombogen. Die spezifische Lichtausbeute 
ist nach den Untersuchungen von Fleming und Petavel beim Gleich- 
strombogen ungefähr 90% größer als beim Wechselstrombogen. Daß der 
Gleichstrombogen zwischen den beiden gleich dicken Dochtkohlen eine 
•geringe Lichtausbeute liefert als der Gleichstrombogen zwischen einer 
dickeren oberen und einer dünneren unteren Kohle, findet seine Er- 
klärung darin, daß die dicke untere Kohle schon bei 70° unterhalb der 
Horizontalen kein Licht mehr austreten läßt, während bei der dünneren 
unteren Kohle dies erst bei 80® unterhalb der Horizontalen eintritt. 



190 ^^3 Licht des elektrischen Lichtbogens. 

Blondel vermutete, daß der hohe Prozentsatz der Überlegenheit 
der Lichtausbeute des Gleichstrombogens gegenüber dem Wechselstrom- 
bogen dadurch hervorgerufen sei, daß sich der Lichtbogen während der 
langwierigen photometrischen Messungen verändert hätte. Er ver- 
glich deshalb in einer größeren Versuchsreihe in Gemeinschaft mit 
Jigouzo die Lichtausbeute des Gleichstrom- und Wechselstrombogens, 
wobei die photometrischen Messungen mit dem Lumenmeter ausgeführt 
wurden. Um unter möglichst gleichartigen imd vergleichbaren Be- 
dingungen zu arbeiten, ließen Blondel und Jigouzo den Gleichstrom- 
bogen sowohl als auch den Wechselstrombogen zwischen Kohlen der- 
selben Sorte (Siemens Marke A) brennen. Für den Gleichstrom- imd 
den Wechselstrombogen wurde dieselbe Stromdichte angewendet. Es 
ergab sich, daß — unter Vernachlässigung des Effektverlustes im Be- 
ruhigungswiderstand beim Gleichstrombogen — die spezifische Licht- 
ausbeute des Gleichstrombogens 50 — lOO^o höher als die des Wechsel- 
strombogens bei gleichem Energieverbrauch war. 

Um von den Wechselstromlampen eine größere Lichtausbeute im 
Räume unter der Horizontalen zu erhalten, hat zuerst Coerper an der 
oberen Kohle einen Reflektor angebracht, welcher die von der unteren 
Kohle erzeugte Lichtmenge wieder nach unten werfen soll. Nach einer 
Untersuchung von Rößler und Wedding ist die ungünstige Lichtaus- 
beute des Wechselstrombogens gegenüber dem Gleichstrombogen wesent- 
lich durch die mangelhafte Ausführung des Reflektors in optischer Be- 
ziehung verursacht. Sie fanden, daß von der gesamten entwickelten 
Lichtmenge bei Benutzimg des Reflektors nur 70% für die Beleuchtung 
des Raumes unter der Horizontalen zur Geltung kommen. Wenn es 
gelingen sollte Reflektoren herzustellen, welche die Lichtstrahlen voll- 
kommener reflektieren, so ließe sich vielleicht ein weiterer Teil der jetzt 
verloren gehenden 30% zur Beleuchtung des Raumes unterhalb der 
Horizontalen nutzbar machen. 

Über die Lichtausbeute zwischen Gleichstrom» und Wechselstrom- 
bogen mit eingeschlossenem Lichtbogen (bei beschränktem Luft- 
zutritt) fand Matthews^) folgende Zahlen: 

Gleichstrom 0,76 Kerzen pro Watt 
Wechselstrom ohne Reflektor 0,53 - - - 
mit - 0,68 

Die Zahlen sind Mittelwerte aus 5 Beobachtungen bei 6,6 Amp. 
Bögen; die Lampe brannte mit mattierter innerer und durchsichtiger 
äußerer Glocke. 



Matthews, E.T.Z. 23, p. 615, 1902. 



Klarglasglocken. 191 



IV. Liehtstreuung und Liehtverteilung in 
Bogenlampen. 

§ 89. Klarglagglocken. 

Die Angaben über Lichtausbeute im Yorhergehenden bezogen sich, 
wenn nicht anders bemerkt war, auf den nakten Lichtbogen. Bei der 
Anwendung des Lichtbogens in den Bogenlampen erfordert die Empfind- 
lichkeit des Lichtbogens gegen äußere Luftströmungen, daß man ihn mit 
einer Glocke umgibt. 

Umgibt man den Bogen mit einer Glocke aus klarem Glase, so 
blendet er das Auge sehr. Der Glanz des Bogens ist so stark, daß die 
Pupille des Auges sich beim Anblick des Bogens sofort yerkleinert und 
den Anblick nicht mehr verträgt. Außerdem hat der Bogen in einer 
Klarglasglocke den Nachteil, daß er sehr starke Schlagschatten erzeugt. 
In Amerika wird der Bogen in Klarglasglocken häufig, fast ausschließlich 
zur öffentlichen Beleuchtung yerw endet. Wenn man die Aufhängehöhe 
des Bogens in Klarglasglocke sehr hoch wählt, mildert sich für das 
Auge der Glanz etwas. Immerhin bleibt der Anblick des Lichtbogens 
in Klarglasglocke für das Auge unangenehm. Man sieht, wenn man den 
Bogen in einer Klarglasglocke betrachtet — so lange man überhaupt 
den Anblick ertragen kann — nicht nur den Lichtbogen, sondern auch 
die Kohlenhalter in der Glocke. 

Die von der Klarglasglocke ausgehenden Lichtstrahlen verlaufen 
nahezu radial. Die Klarglasglocken absorbieren von allen Glockenarten 
am wenigsten Licht. 

§ 90. Lichtstrenende Glocken. 

Um die harten Schlagschatten zu vermeiden und um das Auge 
zu schonen, wendet man lichtzerstreuende Mittel an. Nach BlondeP) 
ist ein durchschimmerndes Material dann lichtzerstreuend, wenn es 
in jedem Punkte seiner Oberfläche einen einfallenden Lichtstrahl in 
ein kleines, kegelförmiges und sehr divergierendes Strahlenbündel 
verwandelt. Die lichtzerstreuenden Glocken bestehen aus rauhem 
Glas oder aus Opalglas (durch und durch milchig). Alabasterglas ist 
das beste dieser Art. Glocken aus diesen Materialien lassen den Bogen 
selbst nicht, wie dies bei Klarglasglocken der Fall ist, sichtbar er- 



1) Blond el, The Electr. 39, p. 615, 1897. 



192 ^^^ Licht des elektrischen Lichtbogens. 

scheinen, da der größte Teil der Glocke selbst leuchtend erscheint. Je 
größer die leuchtende Oberfläche der Glocke ist, desto weicher und an- 
genehmer ist das Licht. Der Grad der Streuung des Lichtes hängt von 
dem größten horizontalen Querschnitt der Glocke ab. 

Um die Dicke des Opalglases zu verringern, ohne die Glocke zu 
schwächen, hat man Opalinglocken (Opalüberfangglasglocken) konstruiert. 
Bei diesen besteht die Glocke aus hellem Glase, welches im Inneren 
der Glocke mit einer dünnen Schicht von Opalglas überzogen ist. Die 
Opalinglocken lassen einen größeren Teil des Lichtes direkt hindurch- 
gehen, sie sind daher nur halbzerstreuend. Durch die Verschiedenheit 
der Dicke der inneren Opal Schicht kann man Glocken von allen Graden 
der Lichtdurchlässigkeit, vod vollständiger Durchlässigkeit bis zur voll- 
ständigen Lichtzerstreuung erzeugen. 




Die Kugeln aus rauhem Glase gehören auch zur Klasse der halb- 
zerstreuenden Glocken. Sie sind jedoch nicht so vorteilhaft imd ange- 
nehm wie die anderen Glocken. Es erscheint bei ihnen nur ein kleiner 
Teil ihrer Oberfläche leuchtend. Der Anblick einer solchen Glocke ist 
ebenso unangenehm wie der einer Opalinglocke, deren Opalschicht zu 
dünn ist. Die Rauhglasglocken schwärzen sich sehr leicht im Gebrauch 
unter dem Einfluß des Kohlenstaubes. 

Die Lichtverteilung, die von einer Opalglasglocke ausgeht, ist nach 
Blondel in Figur 95 dargestellt. Der Lichtbogen befindet sich in A. 
Der Strahl, welcher den Punkt m' an der Oberfläche der Glocke trifft, 
tritt nicht in derselben Richtung aus der Glocke heraus, sondern wird 
in ein Strahlenbündel zerlegt, das sich nach verschiedenen Richtungen 
hin erstreckt. Infolgedessen erhält auch der Raum links oberhalb von 
m' Licht. Da aber der Gleichstromlichtbogen nur wenig Licht in den 
Raum oberhalb der Horizontalen H H' entsendet, wird nur wenig Licht 
nach oben geworfen werden. Der Hauptlichtstrom geht vom Bogen in 
Richtungen aus, wie sie in Figur 80 dargestellt waren. Trifft ein Strahl 



Reflektoren. 193 

unterhalb der Horizontalen HH', z. B. Am, die Glocke, so wird er in 
ein Strahlenbündel zerlegt, das teils in der Richtung t', teils in der 
Richtung t von der Glocke ausgesendet wird. Während also beim 
nackten Gleichstrombogen oder beim Bogen in Klarglasglocke der Winkel- 
bereich von ungefähr 30° zu beiden Seiten der Vertikalen dunkel bleibt, 
wird er bei den lichtzerstreuenden Glocken beleuchtet. Daher eignet 
sich die Klasse der Opalglasglocken gut zur direkten Beleuchtung 
Freilich ist mit der Anwendung von diffundierenden Glocken ein Licht- 
verlust verbunden. 

Damit ein möglichst großer Teil der Glockenoberfläche erleuchtet 
erscheine, empfiehlt es sich den Bogen nicht in den Mittelpunkt einer 
kugelförmigen Glocke zu stellen, sondern höher. 

Opal- und Opalüberfangglasglocken sind als schlecht zu bezeichnen, 
wenn vom Lichtbogen mehr sichtbar ist als ein kleines glühendes 
Pünktchen; das Pünktchen darf nicht blenden. 



§ 91. Reflektoren. 

Um die eigentliche Lichtquelle dem Auge fernzuhalten (damit das 
Auge nicht geblendet wird) und um eine geringe Schattenbildung zu er- 
zielen, kann man das vom Lichtbogen erzeugte Licht gegen eine diffus 
reflektierende Fläche werfen und von da erst in den zu beleuchtenden 
Raum gelangen lassen. Wenn der Reflektor in geeigneter Weise angebracht 
ist, kann man auch das in den Raum oberhalb der Horizontalen vom 
Gleichstromlichtbogen gesendete Licht zur Flächenbeleuchtung nutzbar 
machen. Man nennt die Beleuchtung unter ausschließlicher Verwendung 
von Reflektoren „indirekte Beleuchtung". 

Die Reflektoren aus versilbertem Glase sind leicht zerbrechlich, 
außerdem leidet der Silberspiegel durch die Hitze. Metallreflektoren 
sind zu leicht oxydierbar. Man verwendet daher heute im allgemeinen 
als diffus reflektierende Fläche weiß emaillierte Eisenplatten. Gut 
emaillierte Platten haben einen Wirkungsgrad von 80 — 90%. 

Bei der indirekten Beleuchtung läßt man die Lichtstrahlen, die bei 
oberer positiver Kohle nach unten fallen, durch einen Reflektor nach 
oben auf einen zweiten Reflektor werfen, von welch letzterem aus sie 
dann ins Freie gelangen. Man verwendet auch häufig eine sogenannte 
„invertierte" Bogenlampe, bei welcher bei vertikaler Anordnung der 
Kohlenstifte die positive Kohle unten steht. Da der Krater selbst wie 
ein Reflektor wirkt, ist bei dieser Anordnung der untere Reflektor ent- 
behrlich. Doch bietet eine untere positive Kohle gewisse Betriebsnach- 
teile, da sich im Krater Massenteilchen ansammeln und den Bogen un- 
ruhig machen. Man kann den zweiten (oberen) Reflektor entbehren, 

Mona seh. 13 



194 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



wenn man über eine stark reflektierende, matt weiß gestrichene Decke 
verfügt. In Figur 96 ist der Gang der Lichtstrahlen einer derartigen 
Lampe von Körting und Mathiesen in Leipzig-Leutzsch dargestellt, 
bei welcher die Zimmerdecke als zweiter Reflektor verwendet wird. 
Derartige Lampen sind in solchen Räumen am Platze, in denen Arbeiten 




Fig. 96. 

verrichtet werden, welche das Auge anstrengen, z. B. in Zeichensälen, 
Hörsälen und Fabrikwerkstätten, in denen Präzisionsarbeiten ausgeführt 
werden. Der Raum wird auf diese Art äußerst gleichmäßig erhellt. 

Eine Zwischenstufe zwischen direkter Beleuchtung und indirekter 
Beleuchtung bildet die sogenannte halbindirekte Beleuchtung. Die- 
selbe beruht auf der Verwendung eines durchsichtigen, diffundierenden 



Reflektoren. 



195 



Teiles und eines reflektierenden Teiles. Derartige Lampen sind in ihrer 
Wirkimg von der Beschaffenheit der Decke unabhängig. Die erste halb- 
indirekte Lampe wurde von Hrabowski konstruiert. In Figur 97 ist 
eine Lampe für halbindirekte Beleuchtung von Körting imd Mathiesen 




Fig. 97. 



abgebildet. Eine oben offene halbrunde Glocke a aus Opalglas fängt 
fast den ganzen Lichtstrom auf und läßt die Lichtstrahlen teils unter 
starker Streuung durch das Glas hindurchtreten, teils von der glänzenden 
Oberfläche desselben nach oben reflektieren. Die reflektierten Strahlen 
werden von einem emaillierten Reflektor d aufgefangen und durch eine 

13* 



196 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



zweite Reflexion nach unten geworfen. Eine derartige Lampe blendet 
fast gar nicht. Die halbindirekte Beleuchtung wird mit Erfolg in 
Webereien, Spinnereien, Druckereien u. s. w. angewendet. Derartige 
halbindirekte Lampen wurden in München (1895) auch zur Straßen- 
beleuchtung in einer Ausführungsform von Schuckert & Co. verwendet. 
Anstatt einer unteren Opalglocke hatten diese Lampen einen unteren 
Körper, der durch ebene Polygone aus Opalinglas gebildet war. Für 
die Straßenbeleuchtung eignen sich jedoch diese halbindirekten Lampen 
nicht besonders, da die Bodenfläche nur in nächster Nähe der Lampe 
gut beleuchtet wird. 

In ihrer äußeren Erscheinung sind die indirekten und halbindirekten 
Lampen unelegant und plump. 

§ 92. Holophanglocken. 

Man suchte schon frühzeitig die bei der Diffusion des Lichtes bei 
den im vorhergehenden beschriebenen Lichtverteilungsarten auftretenden 
Lichtverluste durch Anwendung von Glasprismen, welche das Licht zer- 




///// / 

! " I 
II ii I 



streuen, zu verringern. Eine Klarglasglocke wurde mit kleinen, licht- 
brechenden Glaselementen besetzt, von denen jedes eine Divergenz der 
aus dem Innern der Glocke kommenden Strahlen bewirkte. Glatte 
Riffeln bewirkten eine gewisse Streuung des Lichtes in einer zur Ebene 
der Riffeln senkrechten Richtung. Die Diffusion des Lichtes, welche 
durch solche Riffeln bewirkt wird, ist nicht zufriedenstellend. Raffard 
schlug im Jahre 1881 vor, zwei Scheiben zu benutzen, von denen jede 
Riffeln trug, und die Riffeln senkrecht zn einander zu stellen, um nach 
zwei Richtungen Lichtzerstreuung zu erhalten. Trotter verwendete im 
Jahre 1883 nur eine Glasscheibe, welche sowohl auf der Innenseite als 
auch auf der Außenseite geriffelt war. Die Riffeln Trotter's hatten 
kreisförmigen Querschnitt. Sie zerstreuten das Licht nicht genug; auch 
fand bei Trotter's Anordnung ein erheblicher Lichtverlust durch innere 



Holophanglocken. 



197 




Sl^^ 



Fig. 99. 




Fig. 100. 



Spiegelung statt. Fredureau konstruierte Glocken, die nur auf der 
Aiißenseite prismatische oder parabolische Glaskörperchen trugen, Wahl- 
ström solche, die nur mit kleinen Prismen auf der Außenseite der 



198 ^^ Licht des elektrischen Lichtbogens. 

Glocke besetzt waren. Die Diffusion, welche durch solche Glocken 
erzeugt wurde, war nur gering. 

BlondeP) gelang es, das Problem durch Konstruktion der „Holo- 
phanglocken" zu lösen. Die Holophanglocken, welche, wie der Name 
sagt (pXo^ = ganz und g>aev(o = scheine), ganz und gleichmäßig erleuchtet 
erscheinen, sind innen und außen geriffelt. Die äußeren Riffeln unter- 
scheiden sich von den früher verwendeten durch ihr Profil. In Fig. 98 
sind die von Blondel konstruierten Riffeln dargestellt. Jede Riffel ist 
aus zwei Flächen zusammengesetzt, von denen die eine das Licht bricht, 
die andere reflektiert. Spitze Winkel sind vermieden. Durch diese 
Anordnung erhält man, wie Blondel angibt, eine gute Zerstreuung des 
Lichtes ohne bedeutenden Lichtverlust. Die äußeren Riffeln sind in 
Meridiankreisen angeordnet, die inneren in Parallelkreisen und zer- 
streuen das Licht in horizontalen Ebenen. In Fig. 99 ist ein Schnitt 
durch eine Holophanglocke nach einem Meridiankreise dargestellt, in 
Fig. 100 ein Schnitt der Holophanglocke mit einer Horizontalebene. 
Die Profile der Riffeln müssen für bestimmte Zwecke besonders be- 
rechnet werden^). Die Holophanglocken führen eine gleichmäßige Boden- 
beleuchtung herbei. 

§ 93. Wirkungsgrade der Glocken. 

Jede Glasglocke absorbiert eine gewisse Lichtmenge. Das Ver- 
hältnis des aus der Glocke ins Freie gelangenden nutzbaren Licht- 
stromes zu dem vom Bogen ausgehenden Lichtstrom nennt man den 
Wirkungsgrad der Glocke. Die Differenz der beiden Lichtströme ergibt 
den Lichtverlust in der Glocke. 

Am günstigsten ist der Wirkungsgrad einer Klarglasglocke. 
Doch stehen ihrer Verwendung die in § 89 besprochenen Unannehmlich- 
keiten entgegen. Wedding fand, daß bei Opalingiocken bei verschie- 
dener Dicke der Opalschicht die Lichtverluste in der Glocke zwischen 
40 — 55% schwankten. 

Gutrie und Reidhead^) haben Versuche über den Lichtverlust 
bei verschiedenen Glocken angestellt. In Fig. 101 sind ihre Resultate 
graphisch dargestellt. Kurve I bezieht sich auf einen nackten Licht- 
bogen, II auf einen Bogen mit Klarglasglocke, III auf einen Bogen mit 
mattgeschliffener Glocke, IV auf einen Bogen mit Opalglocke. Die 
Ziffern an der Abscissenachse bedeuten die Lichtstärken in englischen 



Blondel, The Electr. 39, p. 615, 1897. 

2) Blondel, The Electr., 36, 1. XL 1895. 

3) Gutrie und Reidhead, E.T.Z. 15, p. 240, 1894. 



Wirkungsgrade der Glocken. 



199 



Normalkerzen. "Über die verschiedenen Lichtstärken gibt folgende 
Tabelle Aufschluß. 





Nackter 
Bogen 


Klarglas- 
glocke 


Matte 
Glocke 


Opal- 
glocke 


Mittlere sphärische Lichtstärke . . 
Mittlere hemisphärische Lichtstärke 
Werte in % <ier mittleren sphärischen 

Lichtstärke 

Werte in 7o ^^r maximalen ebenen 

Lichtstärke 


319 
450 

100 

100 


235 
326 

53 

82 


160 
215 

23 

47 


144 
138 

19 

33 



Nach dieser Tabelle beträgt der Lichtverlust in der Klarglas- 
glocke 47 7o? b^i <iör matten Glocke 77 7o und bei der Opalglocke 81 7o- 
Diese Verluste verändern sich mit der Dicke der Glocke, mit deren 



f «^ 200 300 


WO 


500 


600 






> 


\ 


^\ "'■■•: 


TT 


) 





Fig. 101. 



Durchmesser und mit der Stellung des Lichtbogens im Inneren der Glocke. 
Bei der halbindirekten Beleuchtung tritt nach Körting und Mathiesen 
ein Lichtverlust von 60% gegenüber dem nackten Lichtbogen auf. Bei 
der total indirekten Beleuchtung, bei der eine weiße Decke die Licht- 
strahlen nach unten reflektiert, beträgt der Lichtverlust ungefähr 40 %• 
Bei den Holophanglocken beträgt der Lichtverlust ungefähr 25 %. Im 
übrigen sei davor gewarnt, den hier mitgeteilten Zahlen über den Licht- 
verlust in den verschiedenen Glockenarten eine absolute Bedeutung bei- 
zumessen. Die Lichtverluste hängen von zu vielen Nebenumständen ab 
und verändern sich mit denselben. Im allgemeinen . ist diejenige Glocke 
vorzuziehen, welche das angenehmste Licht gibt, wenn auch einige Pro- 
zente optischen Wirkungsgrades dabei geopfert werden. 



200 



Das Licht des elektrischen Lichtbogens. 



§ 94. Glocken und Reflektoren bei Wechselstrom. 

Die Lichtverteilung des nackten Wechsel stromlichtbogens ist schon 
in § 80 besprochen worden. Das in den Raum oberhalb der Horizon- 
talen entsendete Licht ist, wenn man den Bogen mit einer Klarglas- 
glocke umgibt, für die Horizontalbeleuchtung verioren. Man kann es bei 

der indirekten Beleuchtung nutzbar 
machen; dieselbe hat vor der in- 
direkten Beleuchtung bei Gleichstrom 
sogar den Vorzug, daß die Hälfte 
des Lichtstromes nur einmal reflek- 
tiert zu werden braucht, während 
bei Gleichstrom bei der indirekten 
Beleuchtung der Lichtstrom zweimal 
reflektiert wird und jede Reflexion 
mit einem Lichtverlust verbunden ist. 
Lichtzerstreuende Glocken ver- 
— mögen nach den Untersuchungen von 
Blondel nicht die Symmetrie der 
beiden Aste der Lichtverteilungs- 
kurve des Wechselstromlichtbogens 
aufzuheben. Sowohl bei einer Opalin- 
als auch bei einer Opalglasglocke 
fand Blondel, daß ein großer Teil 
des Lichtes für die Bodenbeleuchtung 
verloren geht. 

Um die von der unteren Kohle 
nach oben gesendete Lichtmenge 
auch für die Bodenbeleuchtung nutz- 
bar zu machen, hat Coerper einen 
Reflektor konstruiert. Derselbe wird an der oberen Kohle angebracht 
Sein sphärischer Winkel soll möglichst 2 ;t sein. Der Reflektor ist im 
Gegensatz zu den bei der indirekten Beleuchtung verwendeten Reflek- 
toren klein und stört in keiner Weise das Aussehen der Lampe. 

In Fig. 102 stellt die Kurve II die Lichtverteilung des Wechsel- 
stromlichtbogens ohne Reflektor und die Kurve I die Lichtverteilung 
des Wechselstromlichtbogens mit Reflektor nach einer Messung von 
Helios & Co. in Köln a. Rh. dar. Der Wechselstrombogen wurde mit 
10 Ampere gespeist. Der Effektverbrauch betrug 310 Watt. Die Licht- 
stärke in den einzelnen Richtungen unterhalb der Horizontalen ist durch 
Verwendung des Reflektors fast auf das Doppelte gestiegen. Der Maß- 




Fig. 102. 



Glocken- und Reflektoren bei Wechselstrom. 201 

Stab von Kurve I und II ist nicht ganz der nämliche. Der Reflektor 
absorbiert etwa 20 — 30 % des Lichtes. Das vom Wechselstromlichtbogen 
erzeugte Licht erleidet dann weitere Verluste, je nach der Art der Glocke, 
mit welcher man die Lampe umgibt. Die Verwendung vod Alabaster- 
glasglocken ist beim Wechselstrombogen nicht so notwendig wie beim 
Gleichstrombogen, da durch den Reflektor schon ein Teil des Lichtes 
diffus geworden ist. Im allgemeinen genügt es daher, den mit einem 
Reflektor versehenen Wechselstromlichtbogen in eine Opalinglocke ein- 
zuschließen. 

Blondel schlägt auch die Holophanglocken zur Verwendung beim 
Wechselstromlichtbogen vor, wobei dann der Reflektor wegfallen würde. 
Es ist zu diesem Zwecke eine Holophanglocke zu konstruieren, in deren 
Mittelpunkt sich der Lichtbogen befindet. Die Riffeln der Glocke müssen 
dann so angelegt sein, daß sie alle Lichtstrahlen nach unten in der 
Glocke richten. In einer derartigen Glocke können aber keine Bögen 
mit langen Kohlen brennen. 



Siebentes Kapitel. 

Chemische Yorgänge im Lichtbogen. 



L Chemische Vorgänge unter Anteilnahme des 
Elektrodenmateriales. 

§ 95. Eohlenelektroden. Gesimdheitliches. 

Über die chemisclien Wirkungen von elektrischen Funken bestehen 
zahlreiche Beobachtungen, weniger über die chemischen Wirkungen von 
Lichtbögen. 

Stokes^) hatte beobachtet, daß das Spektrum des Lichtbogens 
sehr weit ins Ultraviolett reiche. 

Die Verbindungen, welche die Kohle mit den die Elektroden um- 
gebenden Gasen eingeht, sind gasförmig. Dewar^) stellte fest, daß sich 
im Kohlelichtbogen bei Gegenwart von Wasserstoff und Stickstoff Cyan- 
wasserstoffsäure und beim Brennen des Bogens in Luft Kohlenoxyd und 
Kohlendioxyd bilde. Berthelot^) zeigt, daß sich im Kohlelichtbogen 
bei Gegenwart von Wasserstoff Acetylen bildet. Auch Lepsius*) 
erhielt Acetylen, wenn er durch den Kohlelichtbogen Wasserstoff leitete. 
Leitete er Wasserdampf durch den Kohlebogen, so erhielt er Wassergas. 

Jamin und Maneuvrier^) brannten einen Kohlelichtbogen in 
einer Schwefelkohlenstoffatmosphäre, der etwas Luft beigemischt war. 
Der Schwefelkohlenstoff verbrannte unvollständig, eine Schwefelwolke 
erfüllte das Gefäß, in welchem der Bogen brannte; der Schwefel setzte 
sich auf den Wänden des Gefäßes ab. War jedoch die Luft aus dem 
Gefäß gepumpt worden, sodaß der Bogen in einer reinen Schwefel- 



1) Stokes, Phil. Trans. 152, II, p. 599, 1862. 

2) De war, Proc. Roy. Soc. 30, p. 85, 1880. 

3) Berthelot, C. R. 54, p. 640, 1862. 

*) Lepsius, Chem.Ber. 23, p. 1637, 1890. 

*) Jamin et Maneuvrier, C. R. 95, p. 6, 1882. 



Kohlenelektroden. Gesundheitliches. 203 

kohlenstoffatmosphäre brannte, so setzte sich eine braunschwarze Masse 
auf den Wänden des Gefäßes ab. Jamin und Maneuvrier vermuteten, 
daß diese Masse eine neue Verbindung von Kohlenstoff und Schwefel sei. 
Schwefel oder Kohlenstoff allein hatte sich nicht an das Gefäß angesetzt. 

Bei der praktischen Anwendung des Lichtbogens zwischen Kohlen- 
elektroden in den Bogenlampen, bei welchen die gebildeten Gase ins 
Freie gelangen können, mußte imtersucht w^erden, ob die Menge des im 
Bogen gebildeten Kohlenoxyds hinreichend sei, um für die menschliche 
Gesimdheit gefährlich zu werden. Bei Bogenlampen, welche im Freien 
brennen, fällt diese Befürchtung fort. Grehant^) untersuchte die giftigen 
Wirkungen der Verbrennungsgase vom Kohlelichtbogen, indem er diese 
Yerbrennungsgase von Hunden einatmen ließ und den Einfluß des in den 
Yerbrennungsgasen enthaltenen Kohlenoxyds auf das Blut untersuchte. 
Die in den Verbrennungsgasen des Kohlelichtbogens enthaltene Kohlen- 
oxydgasmenge ergab sich als gering. Immerhin genügte das von Bogen- 
lampen erzeugte Kohlenoxydgas , wenn die Lampen in kleinen un- 
gelüfteten Räumen brannten, Vergiftungserscheinungen bei Menschen 
hervorzurufen. In größeren Räumen jedoch und in solchen kleinen 
Räumen, die regelmäßig und häufig gelüftet werden, sind keine schäd- 
lichen Einflüsse auf den Menschen zu befürchten. 

Bei den in neuerer Zeit verwendeten Effektkohlen, welche mit 
Fluor- und Borsalzen getränkt sind, lag die Befürchtung nahe, daß für 
die menschliche Gesundheit nachteilige Gase, insbesondere flüchtige 
Fluorverbindungen, Fluorwasserstoffsäure, Fluorbor, in die Luft gelangen 
könnten. Wedding untersuchte daher Effektkohlen in dieser Hinsicht 
und fand, daß keiner der gefürchteten Stoffe in auch nur für die Praxis 
nachweisbaren Spuren beim Brennen der Effektkohlen aufgetreten ist. 

§ 96. Metallelektroden in Luft. 

Das Elektrodenmaterial des in atmosphärischer Luft brennenden 
Lichtbogens geht mit dem Sauerstoff der Luft Verbindungen ein. 
Während jedoch die Oxydationsprodukte bei Kohlenelektroden gasförmig 
sind und in die Luft entweichen, sind die Oxydationsprodukte der 
meisten Metalle fest und bleiben auf den Elektroden haften; da die 
meisten Metalloxyde schlechte Leiter der Elektrizität sind, veranlassen 
sie ein Klettern des Bogens über die noch nicht oxydierten Schichten. 
Die Oxydation der Metallelektroden tritt besonders stark auf, wenn der 
Bogen mit hoher Stromstärke betrieben wird, ist aber auch bei schwachen 
Stromstärken stets zu beobachten. 



1) Grehant, C. R. 120, p. 815, 1895. 



204 Chemische Vorgänge im Lichtbogen. 

Aber während z. B. bei einem Strom von 6 Amp. Kupferelektroden 
sich nach einiger Zeit mit einer dicken schwarzen Oxydkruste bedecken, 
die, nach dem Erkalten der Elektroden mit dem Finger berührt, ab- 
bröckelt, überziehen sich Kupferelektroden bei schwachen Strömen, z. B. 
0,06 Amp., nur mit einem dünnen schwarzen Oxydhäutchen, durch dessen 
Vorhandensein keine Änderung im Durchmesser der cylindrischen Elek- 
troden, die größer als 0,01 mm gewesen wäre, nachgewiesen werden 
konnte. 

Bei Platinelektroden fand schon de la Rive^) Oxydationsprodukte 
des Platins im Lichtbogen, sowohl wenn der Bogen in reiner als auch 
wenn er in verdünnter Luft brannte. 

Immerhin ist es möglich, daß es sich bei dem so schwer oxydier- 
baren Platin um fein verteilten Platinstaub handelt. Bei den Versuchen 
von Guye \md Mona seh zeigte sich auf den Platinelektroden nach dem 
Brennen des Bogens in Luft ein schwärzlicher Anflug von Staub. Eine 
Analyse konnte nicht unternommen werden, da die Masse des Anflugs 
zu gering war. 

Bei Eisen elektroden bemerkte de la Rive die Bildung braunroter 
Oxyde in Luft von Atmosphärendruck und wenn der Eisenbogen in ver- 
dünnter Luft brannte, schwärzliche Oxydationsprodukte. Bei Eisen wird 
die Oxydschicht sehr dick und die Elektrodenspitzen verschlacken 
leicht, was auch Gold') und Arons^) hervorheben. 

Bei Silber färben sich die Elektrodenspitzen im Bogen schwarz. 

Besonders stark ist die Oxydschichtbildung bei Aluminium. "Wie 
V. Lang*) bemerkt, verschlackten bei seinen Versuchen mit Aluminium- 
elektroden die Elektroden sehr schnell und der Bogen kletterte. Da 
er mit Niederspannung arbeitete, mußte er, um den Aluminiumbogen 
durch Elektrodenkontakt zu erzeugen, zuerst die Elektroden sorgfältig 
von der ihnen anhaftenden Schicht befreien. Bei d^n Versuchen von 
Guye und Monasch^) bei Hochspannung zeigte der Aluminiumbogen 
von allen untersuchten Metallen die stärkste Oxydschicht und war wegen 
dieser Schicht so unruhig, daß selbst in der normalen Zone keine 
Spannungsablesungen ausgeführt werden konnten, da die Voltmetemadel 
um einen Betrag von 100 Volt pendelte. 

Bleielektroden sendeten in den Lichtbogen einen weißblauen Nebel, 
welcher die Glocke, in welcher der Bogen brannte, undurchsichtig machte 



1) A. de la Rive, Pogg. Ann. 76, p. 270, 1849. 

3) Gold, Wien. 104, IIa, p. 815, 1895. 

3) Arons, Wied. Ann. 57, p. 199, 1896. 

*) V. Lang, Wied. Ann. 63, p. 191, 1897. 

*) Guye und Monasch, Ecl. El. 34, p. 305. 35, 18. 1903. 



Metallelektroden in Luft. 205 

und sich auf den Wänden der Glocke als weißblauer Staub niedersetzte. 
Auf den Elektroden setzten sich die Oxydationsprodukte in farbigen 
Ringen ab; ein schwarzer Ring aus Bleisuboxyd, ein gelber Ring aus 
Bleioxyd, der in einen Ring von rötlichbrauner Farbe überging. 

Bei Antimonelektroden traten ähnliche Erscheinungen wie bei 
Blei auf. 

Bei Cadmium steigt kein Nebel in die Luft, wohl aber bilden 
sich verschiedenartige Oxydationsstufen. In Figur 103 ist eine Cad- 
miumelektrode nach einem Versuch von Guye und Monasch in Luft 
dargestellt. 

Ring I ist schwarz. Ring II ist braun. Cadmiumoxyd ist ein 
braimes Pulver. Ring III, welcher den Rest des Kegels und den Anfang 
des cylindrischen Teiles der Elektrode bedeckt, ist gelb. 

#] m 

I 
I 

I 



^ 



I 



Fig. 103. 

Magnesiumelektroden bedeckten sich mit einer weißen Schicht von 
Magnesia. 

Nickel elektr öden bedeckten sich mit ganz dünnen Oxydschichten 
imd zeigten die Farbenringe, welche auch beim Anlassen des Eisens 
auftreten. 

§ 97. Metallelektroden in Stickstoff. 

Der Lichtbogen in einer Stickstoffatmosphäre wurde eingehend von 
Arons^) untersucht. Arons erzeugte den Stickstoff durch vorsichtiges 
Erwärmen einer konzentrierten Lösung von (NH4)j SO4 und 2NaN03 
und trocknete ihn. 

Am auffallendsten ist das Ergebnis, daß Arons zwischen Silber- 
elektroden bei Niederspannung und bei Atmosphärendruck in Stickstoff 
keinen dauernden Lichtbogen erhielt. Zur Erklärung dieser Ausnahme 
führt er an, daß bei der Entstehung des Lichtbogens chemische Vorgänge 
zwischen dem Elektrodenmaterial und dem umgebenden Gase eine Rolle 
spielen. J. J. Thomson schloß aus gewissen Erscheinungen bei Gas- 
entladungen, daß einem Übergang von Elektrizität von dem Gase zur 



1) Arons, Drud. Ann. 1, p. 700, 1900. 



206 Chemische Vorgänge im Lichtbogen. 

Metallelektrode die Bildung einer chemischen Verbindung vorausgehe. 
Zwischen Silber und Stickstoff besteht nur eine geringe chemische Ver- 
wandtschaft. 

Bei den Versuchen von Guye und Monasch in Stickstoff zeigten 
Silberelektroden bei Hochspannung keine Ausnahme in der Bogenbildung; 
da jedoch bei diesen Versuchen der Stickstoff nicht ganz rein war, 
sondern 3,5 7o Verunreinigungen, hauptsächlich Sauerstoff enthielt, kann 
hieraus nicht auf das Verhalten des Silbers bei Hochspannung in reinem 
Stickstoff geschlossen werden. Es ist sehr schwer, für den Bogen eine 
absolut sauerstofffreie Stickstoffatmosphäre zu erzeugen. 

Daß sich in einer Stickstoffatmosphäre im Lichtbogen zwischen 
Metallelektroden Metallnitride bilden, zeigte Ar ons an einigen Metallen. 
Aluminiumelektroden zeigten sich bei den Arons 'sehen Versuchen „nach 
längerem Brennen des Bogens in einer Stickstoffatmosphäre mit einer 
ziemlich starken grauschwarzen Kruste bedeckt, die beim Eintragen in 
heiße Kalilauge leicht als Nitrid erkannt wird." 

Auch bei Magnesium wies Arons die Nitridbildung nach. Bei 
den andern von ihm untersuchten Metallen konnte er keine Nitrid- 
bildung feststellen. Das Metall zeigte sich häufig fein zerstäubt als 
schwarzer Anflug auf der Kathode wie auch auf der Glasglocke, in 
welcher der Bogen brannte. 

Wie Arons bemerkt, wird man erst einen Einblick in die Natur 
der sich im Lichtbogen abspielenden chemischen Verbindungen erhalten 
können, wenn die Verhältnisse der Bildung und Zersetzung der Oxyde 
und Nitride bei sehr hohen Temperaturen untersucht sein werden. 

§ 98. Metallelektroden in Wasserstoff. 

In Wasserstoff konnte Grove (1840) wohl zwischen Holzkohle, 
aber nie zwischen Metallelektroden einen dauernden Lichtbogen erhalten. 
Zu demselben Ergebnis gelangte Herwig*), welcher Gleichstrom von 
95 Volt Spannung anwendete; auch Stenger^) erhielt in H keinen 
dauernden Metalllichtbogen. Am gründlichsten untersuchte Arons den 
Lichtbogen in einer reinen Wasserstoffatmosphäre. Zu seinen Versuchen 
verwendete er Gleichstrom von 105 Volt Spannung. Er fand, daß bei 
einigen Metallen in H- Atmosphären überhaupt kein Bogen erzeugt 
werden konnte, bei anderen nur unter ganz bestimmten Umständen, bei 
keinem Metalle jedoch konnte er einen Lichtbogen in einer H- Atmo- 
sphäre erzeugen, wenn der Druck höher als 400 mm Hg-säule betrug. 



1) Herwig, Pogg. Ann. 149, p. 523, 1873. 

2) Stenger, Wied. Ann. 25, p. 31, 1885. 



Metallelektroden in Wasserstoff. 207 

Kupfer und Aluminium, die in einer Stickstoffatmosphäre leicht 
einen Lichtbogen lieferten, versagten bei Arons in H so gut wie voll- 
ständig. Platin und Silber erforderten sehr hohe Stromstärken, die so- 
fort die Elektrode gefährdeten, sodaß Arons namentlich für Silber keine 
Messungen ausführen konnte. Dasselbe fand Arons für Eisen und be- 
sonders wegen des niedrigen Schmelzpunktes für Blei. Am günstigsten 
verhielten sich nach Arons Cadmium, Zink und Magnesium. 

Crew und Bas quin ^) konnten Bögen zwischen Eisen-, Zink- und 
Magnesiumelektroden in einer H-Atmosphäre erhalten \md machen be- 
sonders auf die reduzierende Wirkung des Wasserstoffs bei Eisenelek- 
troden aufmerksam. Eisenelektroden, die zuvor in einer Sauerstoff- 
atmosphäre gebrannt hatten und mit einer dicken Oxydschicht bedeckt 
waren, zeigten, nachdem sie in H gebrannt hatten, wieder metallischen 
Glanz. Eine chemische Verbindung von Wasserstoff und Elektroden- 
material konnten Crew und Bas quin nicht nachweisen. Arons bemerkt: 
„inwieweit das Verhalten der Metalle in H-Atmosphäre mit den 
chemischen Beziehungen zwischen ihm und dem Gas zusammenhängt, 
dürfte bei der geringen Kenntnis von den Hydrüren, die zum Teil über- 
haupt noch nicht dargestellt und, soweit sie dargestellt, zum Teil noch 
bestritten sind, noch nicht zu entscheiden sein". 



IL Chemische Vorgänge ohne Anteilnahme des 
Elektrodenmaterials. 

§ 99. Bfldimg der Oxyde des Stickstoffs. 

Während in atmosphärischer Luft bei gewöhnlichen Temperaturen 
Sauerstoff und Stickstoff neben einander bestehen, ohne mit einander 
Yerbindungen einzugehen, verliert der Stickstoff bei den hohen Tempera- 
turen im Lichtbogen seine chemische Trägheit und bildet mit dem 
Sauerstoff der Luft Yerbindungen. 

Erzeugt man einen Lichtbogen zwischen Kupferelektroden bei 
Hochspannung in einer Glasglocke, so kann man nach wenigen Minuten 
bemerken, wie sich die Glocke mit einem gelblichen Gase anfüllt. Nach- 
dem der Bogen etwa 10 Minuten gebrannt hat, ist das Gas dunkelbraun- 
rot. Das Gas, das sich in der Glocke gebildet hat, ist teils Stickstoff- 
dioxyd, teils Sticksto%eroxyd. Läi3t man dieses Gas aus der Glocke 
in die Luft entweichen, so bemerkt man denselben stechenden Geruch, 



1) Crew and Basquin, Proc. Ämer. Acad. 33, p. 335, 1897/98. 



208 Chemische Vorgänge im Lichtbogen. 

der für die rote, rauchende Salpetersäure charakteristisch ist. Bei Ein- 
wirkung von Wasser auf dieses Gas entsteht Salpetersäure. Bei den 
Versuchen von Guye und Mona seh hatten sich die Kupferelektroden 
nach dem Erkalten mit einem bläulich weißen Staub bedeckt, wenn der 
Bogen in feuchter Luft gebrannt hatte; dies Pulver ist Kupfemitrit oder 
Kupfemitrat. Brannte der Bogen in getrockneter Luft, so zeigte sich 
nie eine Spur dieses Pulvers auf den Elektroden. 

Schon Priestley hatte im Jahre 1785 auf die Bildung von HNO3 
beim Durchschlagen von Funken durch die Luft hingewiesen. Caven- 
dish^) stellte hierüber genauere Versuche an, indem er die gebildete 
Salpetersäure durch Kalilauge absorbieren ließ. 

Wills^) beschrieb die Erzeugung der Stickstoffoxyde durch den 
elektrischen Funken. Dewar^) fand, daß sich im Kohlelichtbogen in 
feuchter Luft Salpetersäure und Cyanwasserstoffsäure bilden. S. P. 
Thompson*) hebt den charakteristischen Geruch, der beim Brennen von 
gewöhnlichen Bogenlampen in geringem Maße entsteht, hervor und führt 
sein Entstehen nicht nur auf die Verbindung des Kohlenstoffs mit dem 
Stickstoff, sondern auch auf die Verbindung von N und imtereinander 
zurück. Bei hoher Spannung tritt dieser Geruch schneller imd 
stärker auf. 

Wie V. Lepel^) fand, wächst die Ausbeute an Stickstoffoxydations- 
produkten im Lichtbogen, „wenn man auf eine möglichst große Aureole 
Bedacht nimmt". 

Die Aureole des Bogens und mithin die Menge des erzeugten 
Stickstoffperoxyds wächst bei konstanter Stromstärke mit der Bogen- 
länge. 

Die Erzeugung größerer Mengen Stickstoffoxyd durch längere 
Lichtbögen ist in neuester Zeit als unliebsame Begleiterscheinung bei 
den „Effektbogenlampen" beobachtet worden. Während nämlich bei 
Bogenlampen zwischen gewöhnlichen Kohlen, bei denen der Krater den 
Hauptanteil an der Lichtausstrahlung hat, der Bogen nur klein ist und 
kaum merkliche Mengen Stickstoffoxyde in die Luft entsendet, ist bei 
Verwendung von Effektkohlen, bei welchen der Lichtbogen selbst der 
Hauptträger der Licht ausstrahlung ist, zur Erreichung einer hohen Licht- 
wirkung ein langer Lichtbogen notwendig. Der lange Lichtbogen sendet 
beträchtliche Mengen von Stickstoffoxyden aus, welche, wenn auch ohne 



^) Cavendish, Phil. Trans. 75, II, p. 372, 1785. 

2) Wills, Chem. News. 38, p. 304, 1878. 

3) De war, Proc. Roy. Soc. 30, p. 85, 1880. 

*) S. P. Thompson, El. Rev. 37, p. 573, 1895. 
5) V. Lepel, Chem. Ber. 30 (1), p. 1027, 1897. 



Erzeugung von Stickstoffsalzen aus Luft. 



209 



nachteiligen Einfluß auf die menschliche Gesundheit, gewissen Waren 
schädlich werden können. Daher fügen Gebr. Siemens & Co.^) in 
Charlottenburg den Bogenlampen mit Effektkohlen einige Gramm Ammo- 
niumkarbonat bei, welches sich unter dem Einfluß der Stickstoffoxyde 
und der feuchten Luft in Ammoniumnitrat verwandelt. 



§ 100. Erzeugung von StickstoflTsalzen aus Luft. 

Bas Problem, durch den Lichtbogen direkt aus Luft Salpetersäure 
oder deren Salze im großen zu gewinnen, beschäftigt schon lange die 
Industrie. In Amerika hat sich an dem Niagara-Fall eine Gesellschaft 
gebildet (E.T.Z. 23, p. 871, 1902), welche die Gewinnung von Stick- 
stoffverbindungen aus atmosphärischer Luft zur Herstellung künstlicher 






Fig. 104. 

Düngemittel bezweckt. Die Methode von Bradley und Lovejoy be- 
steht darin, daß man mit Gleichstrom von 10 000 Volt Spannimg Lichtbögen 
bildet und diese durch schnelles Auseinanderreißen der Elektroden 
wieder unterbricht. Die durch die Wirkung der Lichtbögen erzeugte 
stickstoffoxydhaltige Luft wird mit Kalium- oder Natriumhydroxyd in 
Berührung gebracht, um Kali- oder Natronsalpeter zu bilden. 

Das Schaltungsschema ist in Fig. 104 dargestellt. Als Dynamo 
dient eine große Gleichstrom-Serienbogenlichtmaschine von 10000 Yolt, 
deren negativer Pol zu einer um eine senkrechte Achse drehbaren Walze 
führt, von welcher, wie Fig. 104 im Horizontalschnitt zeigt, in einer 
Ebene sechs Kontaktstücke ausgehen. Diesen sechs Kontakten stehen 
im Kreise sechs andere Kontaktstücke in solcher Entfernung gegenüber, 
daß sie denselben bei einer Drehung der Walze zwar sehr nahe kommen, 
sie jedoch nicht berühren. Diese Kontaktstücke sind sorgfältig isoliert 
an der Innenwand einer weiten und hohen, allseitig geschlossenen 
Trommel befestigt, in der sich übereinander 23 derartige Kontaktsätze 
an Walze und Trommelwand befinden. Die an der Trommelwand be- 



1) Gebr. Siemens & Co., D.R.P. Kl. 21 f., No. 137 507. 
Monasch. 14 



210 Chemische Vorgänge im Lichtbogen. 

festigten Kontakte stehen, jeder einzelne unter Zwischenschaltung einer 
Drosselspule, mit dem positiven Pole der Dynamo in Verbindimg. Bei 
schneller Umdrehung der Walze durchschlägt der Lichtbogen in dem 
Augenblicke, in welchem zwei Kontaktstücke einander sehr nahe kommen, 
die kurze zwischen denselben befindliche Luftstrecke, während die 
Drosselspule verhindert, daß der Strom einen hohen Betrag erreicht, 
bevor er durch die bei der Weiterdrehimg sofort erfolgende Entfemimg 
der Kontaktstücke von einander wieder unterbrochen wird. Die Drehimg 
der Walze geschieht durch einen kleinen direkt mit ihr gekuppelten 
Elektromotor von 500 Umdrehungen pro Minute. Da nun die sechs 
Kontaktpaare einer Horizontalebene bei einer vollen Walzendrehung 
36 Lichtbögen erzeugen und 23 derartige Kontaktsätze vorhanden 
sind, so entstehen und verlöschen bei 500 Umdrehungen pro Minute 
414 000 Lichtbögen. 

Durch diesen Apparat wird atmosphärische Luft hindurchgetrieben 
und passiert ihn mit einer Geschwindigkeit von 5 amerikanischen Kubik- 
fuß per Kontakt in der Sekunde. Da nun 6 X 23 ^ 138 Kontakte vor- 
handen sind, so ergeben sich 690 Kubikfuß oder 19,5 cbm Luft per 
Stunde. Diese Luft enthält 2,5% Stickstoffoxyde, wenn sie den Apparat 
verläßt, sodaß sich die Menge der in einer Stunde erzeugten Stickstoff- 
oxyde zu ungefähr 635 g berechnet. Wie groß die hierzu aufgewendete 
Arbeit ist, ist leider nicht bekannt gemacht. 



Achtes Kapitel. 

Bogenlampen. 



I. Innere Schaltung der Lampen. 

§ 101. Handresnlatoren. 

Damit ein Lichtbogen zwischen Kohlenelektroden bei Nieder- 
spannung entsteht, müssen die Elektroden in Berührung gebracht werden 
und dann voneinander entfernt werden. Beim Entfernen der Elektroden 
bildet sich der Lichtbogen. Da jedoch die Kohlen sich im Lichtbogen 




Fig 105. 

mit der Zeit verzehren, so werden sie kürzer und die Entfernung der 
Elektroden voneinander sowie der zwischen ihnen brennende Bogen 
wird immer länger. Der größeren Elektrodenentfemung und Bogenlänge 
entsprechen andere Verhältnisse der Stromstärke, Elektrodenspannung 
und Lichtausstrahlung, sodaß es zur Erzielung eines gleichmäßigen 
Lichtes notwendig ist, die Elektrodenentfemung konstant zu erhalten. 
In den ersten Zeiten nach der Entdeckung des Lichtbogens, solange der 
Lichtbogen ausschließlich zu wissenschaftlichen Untersuchungen in Labo- 

14» 



212 Bügenlampen. 

ratorien verwendet wurde, wurde die Regulierung der Bogenlänge so- 
wie der Elektrodenkontakt zum Entzünden des Lichtbogens von Hand 
besorgt. 

Die Handregulatoren sind sehr einfach in ihrer Konstruktion. Auf 
einer Grundplatte sind zwei Säulen senkrecht aufgeschraubt, welche an 
ihren freien Enden je eine Bohrung haben. Durch diese Bohrungen 
werden die Elektroden gesteckt und durch eine Klemmschraube an der 
Säule befestigt. Derartige Handregulatoren werden heute noch zu ge- 
wissen wissenschaftlichen Untersuchungen über den Lichtbogen ver- 
wendet, und viele Projektionslampen imd Lanipen für Bühnenbeleuchtung 
haben nur Handregulierung. 

Die Handregulatoren für Niederspannung bestehen meistens aus 
Holz. In Fig. 105 ist ein Handregulator dargestellt, welchen Guye imd 
Mo nasch für ihre Versuche mit hochgespanntem Wechselstrom ent- 
worfen hatten. Die Grundplatte bestand aus Ebonit, die Säulen aus 
Messing. Der Cylinder rechts ist ein Hohlcylinder, in welchem ein 
massiver Cylinder auf und nieder, sowie nach rechts und links be- 
wegt werden kann. Hierdurch wird erreicht, daß die Elektroden 
gut centriert und in beliebige Stellungen zu einander gebracht werden 
können. 



§ 102. Kerzen. 

Um der Notwendigkeit des Regulierens der Bogenlänge infolge 
Abbrand zu entgehen, konstruierte G. Jablochkoff im Jahre 1876 die 
nach ihm benannte „Kerze". Er stellte die beiden Kohlenstäbe parallel, 
sodaß ihre Eütfemung immer dieselbe blieb. Die Kohlen hatten einen 
Durchmesser von 3 — 4 mm und waren durch eine isolierende Schicht 
getrennt, damit der Bogen nicht zwischen den Elektroden klettere. 
Jablochkoff verwendete als isolierende Masse Gips oder Porzellan. 
An der Spitze waren die Kohlenstäbe durch ein Stück eines halb- 
leitenden Körpers mit einander verbunden, welches beim Einschalten 
des Stromes verbrannte imd den Bogen entzündete. In der Hitze des 
Bogens schmolz auch die Zwischenschicht ab und verflüchtigte sich teil- 
weise. Damit die Kohlen gleichmäßig abbrennen, muß die Kerze mit 
Wechselstrom gespeist werden. Eine solche Kerze brannte nur zwei 
Stunden. 

In Fig. 106 ist eine Kerze der Societe Generale d'Electricite^) in 
Paris dargestellt, welche im Jahre 1877 patentiert wurde. Als Elek- 
troden wurden keine Kohlenstäbe verwendet, sondern eine Metallseele, 
welche in einer isolierenden Schicht aus Anthracit eingebettet ist. Es 
wurden Metallstückchen (Zink) in die isolierende Schicht eingeführt, 



Kerzen, 



213 



wodurch das selbsttätige Wiederanzünden der Kerze nach dem Verlöschen 
ermöglicht werden sollte. Die mittlere Brenndauer einer solchen Kerze 
betrug nur eine halbe Stunde. Um eine größere Brenndauer zu erzielen, 
wurden vier solcher Kerzen auf einem den Strom leitenden Ring derart 
angeordnet, daß sich die eine nach dem Abbrennen der 
anderen selbsttätig entzündete. 

Jamin konstruierte im Jahre 1879 eine Kerze, bei 
welcher als isolierende Zwischenschicht die Luft diente. 
Hierbei kletterte der Bogen zwischen den Kohlenelektroden 
umher. Ura ihn an der Spitze der Elektroden festzuhalten, 
benutzte er einen „Blasmagneten", d. h. die abstoßende 
Wirkung eines Magnets auf den Lichtbogen. 

Die kurze Brenndauer der Kerzen rief noch ver- 
schiedenartige Konstruktionen hervor, um eine neue Kerze 
nach dem Verlöschen der anderen selbsttätig einzuschalten. 
Man schaltete auch mehrere Kerzen in einen Stromkreis 
hintereinander, die gleichzeitig brennen sollten; erlosch eine 
Kerze, so war der Stromkreis unterbrochen imd alle anderen 
Kerzen im Stromkreise erloschen auch. Man konstruierte 
daher Kurzschlußvorrichtungen für die erloschene Kerze und 
Vorrichtungen, um eine zufällig erloschene Kerze wieder 
zu entzünden (Wilde). Die Kerzen mit parallel gestellten Fig. i06. 
Elektroden sind, so einfach sie auch sind, zu keiner Be- 
deutung in der Beleuchtungstechnik gelangt. In neuerer Zeit versucht 
man dieselben wieder zu verbessern. 



§ 103. Hanptstromlampeii. 

Um den Lichtbogen zur Beleuchtung technisch verwenden zu 
können, mußte man auf Mittel sinnen, die Regulierung automatisch 
bewerkstelligen zu lassen. Die erste automatische Regulierung wurde 
von W. E. Staite im Jahre 1846 konstruiert. Die Bewegung der 
Kohlenstifte gegeneinander wurde durch ein Uhrwerk ausgeführt, das 
aus einem Differentialtriebwerk bestand und die Kohlenstifte nähern und 
voneinander entfernen konnte. Doch sind derartige Regulierwerke für 
die Regulierung des Lichtbogens nicht brauchbar, da sie keine Rück- 
sichten auf den die Lampe speisenden Strom nehmen. Man ging deshalb 
dazu über, den Lampenstrom selbst zur Regulierung zu verwenden. 
Der Grundgedanke dieser Regulierung ist der, daß der Bogenlampen- 



1) D.R.P. Kl. 21, 8785. U. 8. 1877. 



214 



Bogenlampen. 




Strom ein Solenoid umflieBt, welchem ein beweglicher Eisenkern gegen- 
übersteht, der durch ein Gegengewicht ausbalanciert ist; der Eisenkern 
ist durch mechanische Zwischenglieder mit den Kohlenhaltem ver- 
bunden. Wird der Bogen durch Abbrand länger, so wird sein schein- 
barer Widerstand größer und die Stromstärke schwächer. Infolgedessen 

wird auch das magnetische Feld des Sole- 
noids geschwächt und der Eisenkern be- 
wegt sich in einer Richtung, welche ein 
Annähern der Kohlen bewirkt. Wird um- 
gekehrt die Entfernung der Kohlen zu 
. klein, so wird der Strom zu stark, das 
magnetische Feld des Solenoids wird ver- 
stärkt und zieht den Eisenkern an. Hier- 
durch werden die Kohlen voneinander ent- 
fernt. 

Die erste derartige Lampe wurde von 
Archereau im Jahre 1848 konstruiert 
(Fig. 107). Die obere Kohle war fest. Die 
untere Kohle war direkt mit einem Eisen- 
kern verbunden, der in ein Solenoid 
hineinragte und durch ein Gegengewicht 
in einer Gleichgewichtsstellung gehalten 
war. Wurde der Strom ausgeschaltet, so verschwand das magnetische 
Feld imd das Gegengewicht fiel und hob dabei die untere Kohle bis 
zum Kontakt mit der oberen Kohle. In dieser Stellung wurde der 
Bogen entzündet. Wurde nämlich der Strom eingeschaltet, so wurde 
das Solenoid magnetisch und zog den Eisenkern an; dabei wurden die 
Kohlen, welche vorher in Berührung gestanden hatten, voneinander ge- 
trennt und der Bogen bildete sich. 

Foucault konstruierte im Jahre 1849 einen elektrischen Regulator, 
der ein kompliziertes Uhrwerk hatte. 

Serrin konstruierte im Jahre 1860 eine Lampe mit einem Uhr- 
werk zur Trennung der Kohlen voneinander. Der obere Kohlenhalter 
hatte ein Übergewicht über den unteren. Wenn der obere Kohlenhalter 
sich nach abwärts bewegte, so bewegte sich gleichzeitig . der untere 
Kohlenhalter nach aufwärts. 

Foucault und Dubosc konstruierten (1863) eine Lampe, die zwei 
Uhrwerke trägt. Derartige Lampen wurden noch in verschiedenen Aus- 
führungsformen von Jaspar, v. Hefner- Alteneck, Markus, Gaiffe, 
Stöhrer u. a. konstruiert. In der Beleuchtungstechnik können sie nicht 
verwendet werden. Die Foucault-Dubosc'sche sowie die v. Hefner- 
Alten eck 'sehe werden noch vielfach im Laboratorium verwendet. Man 



Fig. 107. 



Hauptstromlampen. 



215 



bezeichnet die soeben aufgezählten Lampen als Einzel licht er. Die 
Lampen können nämlich nicht in einen Stromkreis hintereinander ge- 
schaltet werden. Wenn die eine Lampe verlöscht, so ist der Strom 
unterbrochen und alle andern Lampen verlöschen auch. Man suchte 
sich vor dem Verlöschen sämtlicher Lampen zu schützen, indem man 
Kurzschlußvorrichtungen anbrachte. Auch so eignen sich diese Lampen 
nicht zum Hintereinandersch alten, da sie sich gegenseitig stören. 

Man bezeichnet derartige Lampen, bei denen das Solenoid von 
dem ganzen, den Bogen speisenden Strom durchflössen wird, als Haupt- 
stromlampen. In Fig. 108 ist diese Kegulierungsart schematisch dar- 
gestellt. 



- j: 






Fig. 108. 



Bei dieser Anordnung ist die untere Kohle, im Gegensatz zur An- 
ordnimg von Arche re au, fest, und die obere beweglich. Die obere 
Kohle will sich unter dem Einfluß des Gewichtes A der unteren Kohle 
nähern, wird aber zurückgehalten durch den Zug, welchen das magne- 
tische Feld auf der anderen Seite des Hebels H auf den Eisenkern B 
ausübt. Die Regulierung muß nun so berechnet sein, daß sich die beiden 
Kräfte auf beiden Seiten des Hebelarmes gerade das Gleichgewicht halten; 
in dieser Lage sind die Bogenlänge und Stromstärke normal. Wird 
dann die Bogenlänge durch Abbrand größer, so wird die Stromstärke 
schwächer. Das magnetische Feld wird schwächer. B wird nicht mehr 
mit derselben Kraft angezogen, folglich erhält A das Übergewicht und 
senkt die obere Kohle herunter. Wird nun z. B. die obere Kohle zu 
weit gesenkt, so wird die normale Bogenlänge unterschritten, der Wider- 
stand wird zu klein, die Stromstärke zu groß. Das Größerwerden der 
Stromstärke hat eine Verstärkung des magnetischen Feldes zur Folge; 
der Eisenkern B wird in das Solenoid hereingezogen, der Hebelarm 
rechts von H gehoben, also auch die obere Kohle gehoben und die 
Bogenlänge vergrößert. So wiederholt sich das Spiel der Regulierung 
während des Funktionierens der Lampe. Wird die Lampe stromlos, so 



216 Bogenlampen. 

fallen bei dieser Anordnung die Kohlen aufeinander, da das Solenoid 
auf den Eisenkern keine Zugkraft mehr ausübt; die Kohlen trennen sich 
und der Bogen entzündet sich, sowie wieder der Strom eingeschaltet 
wird. Der Reguliermechanismus der Hauptstromlampen tritt nur in Kraft, 
wenn sich die Stromstärke ändert. Bei der normalen Stromstärke der 
Bogenlampe halten sich die magnetische Wirkung des Solenoids auf B 
und das Gewicht A das Gleichgewicht. Die Hauptstromlampen 
regulieren auf konstante Stromstärke. 

Bezeichnet man mit i die Stromstärke, mit n die Anzahl Win- 
dungen des Solenoids, mit P den Überschuß des Gewichtes auf der 
rechten Seite des Drehpunktes des Hebels über das der linken Seite, 
und bedeutet K eine Konstante, so ist bei gleichen Längen der Hebelarme 

K.n.i = P (1) 

P 



n-K 



(2) 



Schaltet man nun zwei Hauptstromlampen hintereinander, so fließt 
in beide ein Strom von derselben Stärke. Beginnt die eine Lampe 
zu regulieren, z. B. weil der Bogen für die Stromstärke zu lang 
geworden ist, so führt die Regulierung die Kohlen zusammen. Der 
Widerstand der Bogenstrecke wird dadurch verkleinert, die Stromstärke 
wächst im ganzen Kreise. Die andere Lampe hatte bis dahin ruhig 
gebrannt. Da nun durch das Regulieren der ersten Lampe die Strom- 
stärke im Kreise gewachsen ist, wird auch das magnetische Feld der 
zweiten Lampe stärker und die zweite Lampe zieht ihre Kolben aus- 
einander, obwohl sie gar keine Regulierung von sich aus notwendig 
hatte, sondern nur, weil die erste Lampe sich reguliert hatte. Die Re- 
gulierung der zweiten Lampe wirkt ihrerseits wieder auf die erste 
Lampe zurück. Man sieht also, daß eine Lampe die andere im ruhigen 
Brennen beeinflußt, sodaß zu Beleuchtungszwecken ein Hintereinander- 
schalten von Hauptstromlampen unmöglich ist. Man half sich damit, 
daß man, um von einer Maschine aus mehrere Bogenlampen zu speisen, 
die Wechselstrommaschine mit so viel getrennten Wicklungen versah, 
als Lampen gespeist werden sollten. Man hatte sogar vorgeschlagen, 
um auch mit Gleichstrommaschinen mehrere Hauptstromlampen betreiben 
zu können, die Gl eich Strommaschinen mit mehreren Kollektoren auszu- 
rüsten. Die Hauptstromlampen lassen sich jedoch mit Erfolg ver- 
wenden, wenn alle Lampen eines Kreises parallel geschaltet sind; 
damit die Lampen bei dieser Schaltung funktionieren, ist es notwendig, 
daß die Spannung der Maschine konstant bleibt. Doch ließen sich die 
damaligen Stromerzeuger nicht auf konstante Spannung regulieren. 



Nebenschlußlampen . 



217 



Ein weiterer Schritt in der Verwendbarkeit der Bogenlichtbeleuch- 
tung geschah im Jahre 1878, als Loutin, Fontaine und Mersanne 
die ersten Nebenschlußlampen konstruierten. 



§ 104. Nebenschlnßlampeii. 

Während bei den Hauptstromlampen die Regulierspule von dem- 
selben Strome durchflössen wird, wie der Lichtbogen selbst, ist bei den 
Nebenschlußlampen die Regulierspule parallel zum Bogen geschaltet. 
Die Windimgen der Regulierspule bestehen aus dünnem Draht von hohem 




Fig. 109. 

Widerstände. Der von der Maschine ankonmiende Strom teilt sich 
daher in einen großen Teil, der durch den Bogen fließt, und in einen 
kleinen Teil, der durch die Regulierspule fließt. In Fig. 109 ist das 
Regulierschema einer Nebenschlußlampe dargestellt. 

Durch das Gewicht A werden die Kohlen auseinandergezogen. 
Wenn der Bogen normal brennt, ist das magnetische Feld in der Re- 
gulierspule so stark, daß der Zug, den es auf den Eisenkern B ausübt, 
in Richtung fallender Bogenlänge dem durch das Gegengewicht A aus- 
geübten Zug in Richtung wachsender Bogenlänge das Gleichgewicht hält 
und die Bogenlänge konstant ist. Wird nun durch den Abbrand die 
Bogenlänge größer, so wächst die Spannung an den Klemmen des 
Bogens. Da die Regulierspule parallel zu den Bogenklemmen liegt, ist 
auch die Spannung an der Regulierspule gestiegen. Der größeren 
Spannung an der Regulierspule entspricht, da ihr Widerstand konstant 
bleibt, eine größere Stromstärke, durch welche das Feld verstärkt wird. 
Der Eisenkern B wird angezogen und bewegt die obere Kohle abwärts, 
verringert also die Bogenlänge. Ist die Bogenlänge zu klein geworden, 
so fällt die Spannung an den Bogenklemmen und das Regulierspiel 
findet in entgegengesetztem Sinne statt. Während also bei den Haupt- 
stromlampen bei einer Verstärkung des magnetischen Feldes der Regulier- 
spule eine Entfernung der Kohlen erfolgt, findet bei den Nebenschluß- 



218 Bogenlampen. 

lampen bei einer Verstärkung des magnetischen Feldes der Regulierspule 
eine Annäherung der Kohlen statt. Ist der Strom unterbrochen, so ist 
das magnetische Feld aufgehoben, der Eisenkern B losgelassen und die 
Kohlen werden unter der Wirkung des Gegengewichtes A auseinander- 
gezogen. Wird der Strom eingeschaltet, so wird die Eegulierspule stark 
magnetisch, da kein Strom durch die yon einander entfernten Kohlen 
fließen kann. Der Eisenkern B wird angezogen, die Kohlen einander 
bis zur Berührung genähert. In diesem Augenblicke fließt der Haupt- 
teil des Stromes durch die Kohlen, da der Widerstand der sich be- 
rührenden Kohlen geringer ist als der Widerstand der dünndrahtigen 
Regulierspule. Das magnetische Feld ist also geschwächt, A gewinnt 
die Oberhand imd zieht die Kohlen auseinander, so daß ein Lichtbogen 
entsteht. Bezeichnet man den Widerstand der Regulierspule mit r, die 
Spannung an den Bogenklemmen bezw. an der Regulierspule mit E, 
den Strom in der Regulierspule mit i, so ist in der Regulierspule 

-^ <« 

Hat die Regulierspule n Windungen, bedeutet P das Gegengewicht 
und K eine Konstante, so ist die Gleichgewichtsgleichung für den normal 
brennenden Bogen 

n.K.i = P (2) 



Wird i ersetzt durch die Beziehung in (1), so ist 
woraus folgt 



n.K.-5- = P, (3) 



P-r 

==TTir w 

Die Nebenschlußlampe reguliert also auf konstante Spannung. 

Die Nebenschlußlampen beeinflussen sich, wenn sie hintereinander 
geschaltet sind, auch gegenseitig in der Regulierung, doch in weit 
geringeren Grenzen als die Hauptstromlampen. Treten im äußeren 
Stromkreise starke Schwankungen auf, so übertragen sie sich auch auf 
jede Nebenschlußlampe. 

Die vollkommenste innere Schaltung einer Bogenlampe ist die von 
Hefner-Alteneck im Jahre 1879 erfundene Differentialschaltung. 

§ 105. Differentiallampeii. 

Die Differentiallampe ist eine Kombination von Hauptstrom- und 
Nebenschlußlampe. Sie hat zwei Solenoide, eins von dickem Draht, das 
mit dem Bogen hintereinander geschaltet ist, und eins von dünnem 



Differentiallampen. 



219 



Draht, das parallel zum Bogen gelegt ist. In Fig. 110 ist das, Schema 
der Differentialschaltung dargestellt. Der Zweck der Schaltung ist der, 
daß die zwei Spulen in ihren Wirkungen einander entgegenwirken. Auf 
die Bewegung des Kerns hat nur die Differenz der Wirkungen der beiden 
Spulen einen Einfluß, daher der Name Differentiallampen. Gewöhnlich 
verwendet man einen gemeinsamen Eisenkern für beide Spulen. Die 
obere Kohle ist beweglich. Einem Heben des Kerns entspricht ein 
Senken der oberen Kohle. Die Ströme in den beiden Solenoiden ver- 
halten sich umgekehrt wie die Widerstände der Solenoide. 

Eine Verstärkung des magnetischen Feldes in der Hauptstromspule 
zieht (Jen Kern B an und sucht die obere Kohle zu heben. Eine Ter- 



1 


c 


■ 


p 


d 




b 




*" 


■3 ^ 








— ==MI 


C 




^ J 



il 



Fig. 110. 



Stärkung des magnetischen Feldes der Nebenschlußspule hingegen zieht 
den Kern an und sucht die obere Kohle zu senken. Bei normal 
brennendem Bogen, wenn die gew^ünschte Bogenlänge erreicht ist, halten 
sich die Wirkungen beider Solenoide das Gleichgewicht. Ist die Lampe 
stromlos, so berühren sich die Kohlen; wird Strom in die Lampe ge- 
sendet, so wird die Hauptstromspule magnetisch, zieht B an, entfernt 
die Kohlen und der Bogen ist gebildet. Wird der Bogen länger, so 
wird der Strom schwächer und die Wirkung der Hauptstromspule ge- 
ringer. Gleichzeitig wird mit wachsender Bogenlänge die Spannung 
größer und infolgedessen wächst die Wirkung der Nebenschlußspule. 
Ist die normale Bogenlänge erreicht, so heben sich die Wirkungen beider 
Spulen auf. Wächst nun der Lichtbogen wegen des Abbrandes, so steigt 
die Spannung an den Klemmen des Bogens. Die Nebenschlußspule tritt 
in Kraft, verstärkt ihr Feld und zieht den Eisenkern B in sich hinein; 
sie bewirkt also ein Heben von B, dem ein Senken der oberen Kohle, 
also eine Verkleinerung der Bogenlänge entspricht. 

Ändern sich Spannung imd Stromstärke gleichmäßig und in dem- 
selben Sinne, so bleibt das Gleichgewicht und die normale Bogenlänge 



220 Bogenlampen. 

erhalten. Bezeichnet N die Anzahl der Windungen der Hauptstrom- 
spule, n diejenige der Nebenschlußspule, J und i die diesbezüglichen 
Stromstärken, r den Widerstand der Nebenschlußspule, E die Spannung 
an den Klemmen, K eine Konstante, so gilt für den Fall, daß der Bogen 
normale Länge hat, also die magnetischen Wirkungen der beiden Spulen 
sich aufheben, die Gleichung 

K.N.J==ni (1) 

E 
Nun ist aber i = — , also 
r ' 

n »E 
KNJ = -^-=^ (2) 

j^-j- <») 

% E 

K, N, r, n sind alle konstant, -y- ist aber der scheinbare Wider- 
stand des Lichtbogens. Die Diflferentiallampe reguliert also auf kon- 
stanten scheinbaren Widerstand. Derartige Lampen kann man 
also zu mehreren Stück hintereinanderschalten, da sie immer auf kon- 
stanten Widerstand regulieren und sich gegenseitig nicht beeinflussen. 
Die Stromverhältnisse des äußeren Stromkreises werden durch diese 
Lampen nicht beeinflußt. 

Anstatt zwei Spulen zu verwenden, kann man die Ilauptstrom- 
wicklung imd die entgegengesetzt gerichtete Nebenschlußwicklung auf 
derselben Spule aufbringen. 

Es gibt auch Übergangsformen von Differentiallampe zu Haupt- 
stromlampe oder Nebenschlußlampe, je nachdem man die Wirkung 
der einen Spule schwächer wählt und dafür ein Gegengewicht einführt. 

Die Regulierarten gelten im Prinzip sowohl für Gleichstrom als 
auch für Wechselstrom. Bei Wechselstrom muß der weiche Eisenkern 
mit Rücksicht auf Wirbelströme unterteilt werden. 

Als „Fehler" einer Lampenkonstruktion bezeichnet man die relative 
Schwankung der Amperewindungszahl der Regulierspule. Betreffs der 
mathematischen Behandlung der Fehler der Lampenkonstruktionen bei 
den verschiedenen Schaltungen sei auf die Broschüre von Luxenberg^) 
hingewiesen. 



*) Dr. M. Luxenberg, Die Bogenlichtschaltangen, Leipzig 1897, 50 S., 
Gr. 80, 2. Aufl. 



Reihenschakttug. 221 



n. Äufsere Schaltung der Lampen. 

§ 106. Reihenschaltnng. (Hintereinanderschaltiuig.) 

Die Erfindung der Differentiallampe ermöglichte es, mehrere Lampen 
hintereinander in einen Stromkreis zu schalten. Die ersten technischen 
Beleuchtungsanlagen mit Bogenlampen wurden in dieser Weise aus- 
geführt. Eine Differentiallampe brauchte ungefähr 44 Volt. Man 
schaltete 10 — 100 solcher Lampen hintereinander (Thomson-Houston, 
Brush). Die Maschiue, welche den Kreis speiste, mußte dann eine 
Klemmenspannung von 440 bezw. 4400 Yolt plus dem Spannungsverluste 
in den Leitungsdrähten aufbieten können. In dem ganzen Stromkreise 
war die Stromstärke konstant. In Fig. 111 ist das Schaltungsschema 



rO-©— ©— © 




Fig. 111. 

dargestellt. Die Stromerzeuger waren Hauptstrommaschinen. Ein Nach- 
teil dieses Systems ist der, daß alle Bogenlampen dieselbe Stromstärke 
haben müssen; infolgessen haben alle auch gleiche Kerzenstärke und 
man kann nicht an einem Orte, wo man eine stärkere Helligkeit be- 
nötigt, in den Kreis eine Lampe von größerer Leuchtkraft einschalten. 
Wenn eine Lampe im Kreise ausgeht, wäre der ganze Stromkreis unter- 
brochen und alle Lampen würden verlöschen. Man hat daher selbst- 
tätig wirkende Kurzschlußvorrichtungen konstruiert, durch welche im 
Falle des Verlöschens einer Lampe der Strom im Kreise nicht unter- 
brochen wird. Außerdem besteht, wenn eiue Lampe verlöscht, für die 
Nebenschlußspule der Lampe die Gefahr, daß sie der hohen Stromstärke 
wegen durchbrennt. In Fig. 112 ist eine selbsttätige Kurzschlußvor- 
richtung, wie sie Körting und Mathiessen ausführen, dargestellt. 
Durch diese Kurzschlußvorrichtung wird erreicht, daß der Strom im Kreise 
nicht unterbrochen wird und daß die Nebenschlußspule nicht durchbrennt. 
Durch das bei der Verlängerung des Lichtbogens verursachte Anwachsen 
der Lichtbogenspannung wird das magnetische Feld der Nebenschlußspule 
stärker und zieht den Eisenkern stärker als unter normalen Verhält- 
nissen an. Hierbei wird der um d drehbare Ausrückhebel 1 durch 



222 



Bogenlampen. 



einen an dem Eisenkern befestigten Anschlag mitgenommen und durch 
eine kurze Drehung des Hebels wird die Sperrklinke e freigegeben. Es 
fällt dann die auf der Stange f befindliche Kohle g auf die Kohle h, 

wodurch der Kurzschluß hergestellt 
ist. Wenn die Lampe nach Ein- 
setzen neuer Kohlenstifte oder Be- 
seitigung der Ursache, welche den 
Kurzschluß veranlaßt hat, wieder ein- 
geschaltet werden soll, so hebt man 
durch einen Druck auf einen nach 
außen ragenden Hebel die obere 
Kontaktkohle so weit ab, bis sich 
die Sperrklinke e wieder auf den 
Vorsprung des Ausrückhebels 1 legt. 
Ist eine Lampe im Kreise kurz 
geschlossen, so ändern sich die 
Strom Verhältnisse im Kreise. Der 
Widerstand ist geringer geworden. 
Man muß also, um gleiche Strom- 
stärke im Kreise zu erhalten, ent- 
weder die Spannung an der Maschine 
herabsetzen, oder einen der Bogen- 
lampe äquivalenten Widerstand ein- 
führen. Diesen Widerstand nennt man 
Ersatzwiderstand. Der Ersatz- 
widerstand ist in Fig. 112 an der 
Lampe selbst angebracht. Natürlich 
bedeutet die Einfügung eines Er- 
satzwiderstandes einen nutzlos ver- 
brauchten Energiebetrag. Es ist des- 
halb vorteilhafter, die Spannung an 
der Maschine durch Schwächen der 
Erregung herabzusetzen. Früher zog man vor. Ersatzwiderstände ein- 
zufügen, weil die Maschine bei schwacher Erregung stark am Kollektor 
feuerte. 

Die Nebenschlußlampen mit Schwebemagnet eignen sich auch für 
Hintereinanderschaltung; sie entfernen die Kohlen voneinander, so- 
bald der Bogen durch irgend welche Umstände zu klein geworden ist. Die 
in Verbindung mit Nebenschlußlampen zur Hintereinanderschaltung ver- 
wendeten Maschinen müssen Compound- oder Nebenschlußmaschinen 
sein. Die Nebenschlußlampen sind etwas billiger als die Differential- 
lampen. Andererseits erfordern sie pro Lampe etwa 5 Volt mehr, wo- 




Fig. 112. 



Parallelschaltung. 223 

durch bei gleicher Lampenzahl der Stromerzeuger für hintereinander 
geschaltete Nebenschlußmaschinen größer sein muß als bei Bifferential- 
lampen. Werden Nebenschlußlampen in Reihe geschaltet, so muß ein 
Anlaßwiderstand zu Hilfe genommen werden. Derselbe soll verhindern, 
daß während des Einschaltens die für die betreffenden Lampen normale 
Stromstärke überschritten wird. Bei Nebenschlußlampen darf der Anlaß- 
widerstand erst 10 — 15 Minuten nach Einschalten des Stromes aus- 
geschaltet werden, wenn alle Lampen normal brennen. Bei Differential- 
lampen in Reihe kann man von einem Anlaßwiderstand absehen. Fügt 
man ihn ein, so kann er schon nach einer Minute ausgeschaltet werden. 
Zum Schutze der Nebenschlußspule verwendet man häufig Minimal- 
ausschalter. Sowie die Stromstärke in der Lampe einen gewissen Betrag 
unterschreitet, schaltet er die Lampe aus. 

Die reine Reihenschaltung wird zur Beleuchtung von Gärten, Bahn- 
körpern, Fabrikhöfen und (besonders in Amerika) zur Straßenbeleuchtung 
verwendet. Ein Nachteil dieser Beleuchtungsart ist der, daß jeder 
Lampenkreis seine eigene Maschine und Schaltanlage haben muß; es ist 
einheitlicher und bequemer, die Lampen von einem vorhandenen großen 
Verteilungsnetz abzuzweigen. Auch haben die kleinen Maschinen zur 
Beleuchtung in Reihe einen kleineren Wirkungsgrad, als die großen 
Generatoren in Zentralen. 

§107. Parallelschaltung. 

Die Hauptstromlampen und Differentiallampen eignen sich zum 
Betriebe in Parallelschaltung. Von einer Hauptleitung konstanter Poten- 
tialdifferenz werden die einzelnen Lampen parallel abgezweigt. Diese 
Schaltung ermöglicht, daß man von einer Hauptleitung Lampen ver- 
schiedener Stromstärken, also verschiedener Leuchtstärke, abzweigen 
kann. Hinsichtlich des Verbrauches an Leitungsmaterial ist eine Parallel- 
schaltungsanlage der reinen Reihenschaltungsanlage unterlegen, da bei 
einer Parallelschaltungsanlage zwei Hauptleitungen bestehen und noch für 
jede parallel geschaltete Lampe die Leitungsdrähte hinzukommen, während 
in einer Reihenschaltungsanlage nur eine fortlaufende Leitung besteht. Ein 
Vorteil der Parallelschaltungsanlage ist die größere Unabhängigkeit der 
Lampen voneinander und die größere Löschbarkeit des Systems. Die 
Parallelschaltung der Bogenlampen hat Bedeutung gewonnen, nachdem 
Parallelschaltungsanlagen für Glühlampen eingeführt worden waren. 
Man konnte so von derselben Hauptleitung aus je nach Bedarf Glüh- 
lampen oder Bogenlampen abzweigen. Die reine Parallelschaltung von 
gewissen Bogenlampen, welche eine Spannung von 40 — 50 Volt benötigen, 
wurde zwischen einer Hauptleitung von 65 Volt ausgeführt, ein Fall, 



224 Bogenlampen. 

I 
der heute nur noch geschichtliches Interesse hat. Als Stromerzeuger 
verwendet man Nebenschluß- oder Compoundmaschinen, welche auf kon- 
stante Spannung reguliert werden. Das Schaltungsschema ist in Fig. 113 
dargestellt. Da die Spannimg der Hauptleitung größer ist als die von 
den Bogenlampen benötigte Spannung, können die Lampen nur ruhig 
brennen, wenn man einen Widerstand in die Abzweigung einführt. Man 
nennt diesen Widerstand Vorschalt-, Ballast- oder Beruhigungs widerstand. 
Wäre der Widerstand nicht vorhanden, so würde beim Einschalten einer 
Lampe, in welchem Augenblicke sich die Kohlen berühren, der Wider- 
stand sehr klein, die Stromstärke sehr groß und die Hauptstromspule 
würde den Eisenkern kräftig anziehen und die Kohlen entfernen. Sind 
die Kohlen entfernt, so wird der Widerstand sehr groß, das Feld der 





Fig. 113. 

Hauptstromspule wird geschwächt und die Kohlen werden einander stark 
genähert. Jetzt beginnt wieder ein Entfernen der Kohlen und die 
Kohlen pendeln in weiten Grenzen um ihren normalen Abstand imd das 
Licht ist unerträglich unruhig. Ist dagegen der Vorschaltwiderstand 
eingeschaltet, so herrscht in ihm dieselbe Stromstärke wie in der 
Lampe. Von dem Gesamtwiderstande ändert sich jetzt nur ein Teil, 
der andere bleibt konstant; infolgedessen wird die durch die Wider- 
standsänderung hervorgerufene Änderung der Stromstärke weit geringer 
sein als in dem Falle, in welchem sich der Gesamtwiderstand ändert. 
Der Vorschaltwiderstand dämpft also die Stromschwankungen und das 
Licht ist viel ruhiger. In dem Falle, daß die Spannung der Haupt- 
leitung 65 Volt beträgt, die Bogenlampe aber nur 45 Volt benötigt, 
muß der Vorschaltwiderstand so berechnet werden, daß in ihm ein 
Spannungsverlust von 20 Volt auftritt. Immerhin ist also durch den 
Vorschaltwiderstand ein Energie verlust bedingt. Um diesen zu ver- 
meiden, ersetzt man häufig den Vorschaltwiderstand durch einen Wider- 
stand in der Hauptleitung selbst, indem man sie aus Eisen oder Phos- 
phorbronze macht. Der Vorschaltwiderstand vermeidet einen direkten 
Kurzschluß des Stromerzeugers, wenn sich die Kohlenstifte berühren. 
Die Erfahrungen im Anlagenbau haben gezeigt, daß eine Anlage ökono- 
mischer arbeitet, je weniger Kapital in den Leitungsanlagen festgelegt 
ist. Man erzielt eine Ersparnis an Leitungsmaterial, wenn man geringere 



Gruppenschaltung. 



225 



Stromstärken anwendet, da man dann mit kleineren Kupferquerschnitten 
auskommt. Infolgedessen unterließ man den Bau von Anlagen mit 
65 Volt Spannung und ging zu Anlagen von 100 — 120 und noch höherer 
Spannung über. Wollte man hier je eine Bogenlampe parallel von den 
Hauptleitungen abzweigen, so würde die im Vorschaltwiderstand jährlich 
verzehrte Energie größer sein als die in der Bogenlampe verzehrte 
Energie. Man ging daher zur Gruppenschaltung über. 

Bei Wechselstrom hat man in den Transformatoren ein bequemes 
Mittel, die Spannung der Hauptleitung auf den für die Bogenlampe 
notwendigen Betrag herab zutransformieren. Als Vorschaltwiderstände 
verwendet man bei Wechselstromlampen mit Erfolg Drosselspulen. 



§ 108. Gmppenschaltang. 

Die Gruppenschaltung ist dadurch charakterisiert, daß bei ihr 
Gruppen von hintereinander geschalteten Lampen parallel geschaltet 
werden. Die Anzahl der hintereioander geschalteten Lampen richtet 
sich nach der Spannimg der Hauptleiter. Als Stromerzeuger verwendet 
man Nebenschluß- oder Compoundmaschinen. In Fig. 114 ist das Schal- 




Fig. 114. 

tungsschema einer Gruppenschaltung für ein Dreileitersystem von 440 Volt 
dargestellt. Die in einer Gruppe hinter einandergeschalteten Lampen 
müssen alle dieselbe Kerzenstärke haben, da sie alle von demselben 
Strome durchflössen werden. Beträgt die Spannung zwischen den 
Hauptleitem 100 — 120 Volt, so schaltet man Gruppen von 2 Lampen 
hintereinander, die 80 — 90 Volt benötigen. Der noch zur Verfügung 
stehende Betrag der Spannung wird im Vorschaltwiderstand verzehrt. 
Zur Gruppenschaltung verwendet man Differential- oder Nebenschluß- 
lampen. Von den hintereiaander geschalteten Lampen muß jede mit 
einer Kurzschlußvorrichtung versehen sein, um ein Verlöschen der 
anderen, in Reihe geschalteten Lampen zu verhindern. Es muß dann 
für die erloschene Lampe ein Ersatzwiderstand eintreten. 

Je mehr Lampen hintereinander geschaltet sind, desto entbehrlicher 
wird der Vorschaltwiderstand, da eine Lampe für die andere gewisser- 

Monasch. 1^ 



226 Bogenlampen. 

mafien den Vorschaltwiderstand bildet und die Stromschwankungen 
dämpft. Bei größerer Zahl hintereinander geschalteter Lampen wird 
jedoch ein Anlaß widerstand notwendig. Eine Nebenschlußlampe braucht 
ungefähr 50 Yolt, eine Differentiallampe dagegen nur 40 — 44. Man 
kann also bei 220 Volt nur 4 Nebenschlußlampen, aber 5 Differential- 
lampen hintereinander schalten. 

Die für Wechselstromlampen notwendige Spannung ist geringer 
als bei Gleichstromlampen. Eine Wechselstromdifferentiallampe braucht 
ungefähr 34, eine Wechselstromnebenschlußlampe ungefähr 38 Volt. Man 
kann daher in eine Wechselstromleitung von 120 Volt 3 Wechselstrom- 
lampen hintereinander schalten, während man bei Gleichstrom von 
120 Volt nur 2 Lampen hintereinander schalten kann. 

Häufig werden Wechselstrombogenlampen, namentlich im Anschluß 
an Motorennetze, mit Drehstrom betrieben. Die Lampengruppen müssen 
dann so angeordnet werden, daß die einzelnen Phasen möglichst gleich- 
mäßig belastet sind. 



in. Konstruktion der Bogenlampen. 

§ 109. Konstrnktlonselemeiite. 

Bei der großen Anzahl von Bogenlampenkonstruktionen ist es im- 
möglich, jede einzelne zu beschreiben. S. P. Thompson^) stellte die 
einzelnen Konstruktionselemente der verschiedenen Ausführungsformen 
der Bogenlampen zusammen, welche einen guten Einblick in die Kon- 
struktionsmöglichkeiten der Bogenlampe geben. 

Die wichtigsten Hilfsteile bei der Bogenlampenregulierung sind 
die Elektromagnete und deren Ausgleicher. Die Elektromagnete und 
Solenoide (welch letztere schwächer sind) haben verschiedenartige 
Pflichten zu erfüllen und müssen dementsprechend konstruiert werden; 
manche sollen auf kurze Entfernungen kräftig wirken, andere wiederum 
gleichmäßig auf weitere Entfernung. Thompson unterscheidet: 

a) Magnete für kurzen Bereich. 

1. Hufeisen mit kurzen, dicken Kernen, Joch und Anker. 

2. Topfmagnete mit kurzem Kern und äußerem Mantel, beide 
unten durch Eisen verbunden, Deckelanker. 



Silvanus F. Thompson, The Electr. 22, p. 534, 568, 596, 627, 1889; 
auch E.T.Z. 10, p. 308, 330, 1889. EI. Rev. 37, p. 716, 749, 780, 1895. 



Konstruktionselemente. 227 

b) Magnete für mittleren Bereich. 

1. Dünne Hufeisen. 

2. Solenoide, in deren Höhlung ein fester Kern teilweise eintaucht, 
mit beweglichem Kern als Anker (gedeckte Solenoide). 

3. Zwei solche gedeckten Solenoide, deren feste und deren beweg- 
liche Kerne verbunden sind. 

4. Gedecktes Solenoid, dessen beweglicher Kern in einem äußeren 
Mantel sitzt. 

5. Elektromagnet mit konischen Polen, die in Löcher im Anker 
einpassen. 

6. Elektromagnete mit schiefer Annäherung des Ankers. 

c) Magnete für langen Bereich. 

1. Lange Solenoide mit cylindrischem Kern; die Anziehung ist 
am größten, wenn das eintretende Ende des Kernes gerade die 
andere Seite erreicht. 

2. Lange Solenoide mit konischem Kern, die Spitze eintretend. 

3. Lange Solenoide mit konischem Kern, das dickere Ende ein- 
tretend. 

4. Besondere Vorrichtungen mit Solenoiden in Sektionen, die beim 
Eintreten des Kerns nacheinander eingeschaltet werden (Thomas, 
Engl. 578, 1882, Lindemann, Engl. 16376, 1887). 

Die Ausgleicher sollen die ruckweise Bewegung der Anker 
regelmäßiger gestalten. Hierzu dienen Federn, Anschlagstifte u. s. w. 
Gut ist der in Fig. 115 dargestellte Aus- 
gleicher von Houdin. Der Anker a ist durch 
eine Gelenkstange mit dem Bogenstück A 
verbunden, auf dem ein anderes Bogen- 
stück B gleitet; durch passende Wahl der 
Kurven läßt sich die Bewegung gleichmäßig 
machen. 

In vielen Lampen werden als Ausgleicher 
Schaukelhebel verwendet. (Mackenzie, 
Engl. 95, 1882. Common, Engl. 626, 1882.) 

Thompson unterscheidet folgende Kon- Fig. ii5. 

struktionselemente : 

I. Die treibende Kraft. 

In den Bogenlampen benötigt man zur Annäherung der Kohlen 
gegeneinander eine Triebkraft. Folgende Fälle kommen vor: 
1. Die Schwerkraft. Der obere Kohlenhalter sinkt infolge 
seines Eigengewichtes herab (sehr häufig verwendet). Die Schwer- 

15* 




228 Bogenlampen. 

kraft wird durch Gewichte unterstützt (Gülcher, Engl. 1915, 
1882). Die Schwerkraft zieht gegen eine Feder (Siemens, 
Engl. 366, 1888). Ein Uhrwerk wird durch Gewichte getrieben 
(Staite, Engl. 11783, 1847). Die unterj Kohle wird durch 
Quecksilber aufwärts getrieben (Tommasi, Engl. 4405, 1879). 

2. Spiralfedern mit Zahnstange oder Rolle oder Schnur (Fou- 
cault 1848, Staite, Engl. 11449, 1846). Differentialspiralen 
(Foucault-Duboscq.). 

3. Elektromagnetischer Motor. Ein Elektromotor dreht 
sich und bewegt die Kohle (Bonsfield, Engl. 523, 1879). 
Elektromagnetischer Vibrator (Clark-Bowman, Engl. 1182, 
1883, Newton, Engl. 1623, 1883, Pieper, Engl. 4133, 1886, 
Holmes, Engl. 769, 1886). 

4. Heiße Luft. Die durch den Lichtbogen erhitzte Luft treibt 
ein Flügelrad, das die Kohlen bewegt (Varley, Engl. 5656, 
1881). 

II. Entzündung des Bogens. 

Jede Lampe muß eine Vorrichtung besitzen, um die Kohlen, nach- 
dem sie sich berührt haben, auseinanderzuziehen. Beim Aus- 
einanderziehen entsteht der Lichtbogen. Bei den meisten Lampen 
berühren sich die Kohlen, wenn kein Strom durch die Lampe fließt. 
Wird der Strom eingeschaltet, so werden die Kohlen durch die an- 
ziehende Wirkung eines Elektromagnets oder Solenoids auseinander- 
gezogen (Hauptstromspule). 

Berühren sich die Kohlen in strondosem Zustande nicht, so 
werden sie beim Einschalten des Stromes durch einen im Neben- 
schluß liegenden Elektromagneten einander genähert. Die Hilfs- 
mittel zur Kohlentrennung sind: 

1. Getriebe (Foucault-Duboscq). 

2. Abziehung der unteren Kohle durch einen unten angeordneten 
Elektromagnet (Staite, Engl. 11783, 1847, Serrin, Breguet, 
Sellon, Newton, Pieper, Holmes u. s. w.). Oder durch 
einen oben angeordneten Elektromagnet (Fein 1888). 

3. Erhebung der oberen Kohle durch einen Elektromagnet (Roberts 
Engl. 14198, 1852, Slater & Watson, Engl. 212, 1852 und 
viele neuere Lampen). 

In den meisten Lampen wird der Mechanismus, welcher die 
Kohlen auseinanderzieht, auch zur Regulierung der Bogenlänge durch 
den Abbrand benutzt. In älteren Lampen werden beide Vorgänge 
durch getrennte Mechanismen bewerkstelligt. Breguet läßt zur 
Bogenerzeugung die untere Kohle durch einen Elektromagnet ab- 



Konstruktionselemente. 229 

ziehen und zur Regulierung der Bogenlänge die obere Kohle herunter- 
sinken. 

III. ReguUerung der Bogenlänge. 

Da die Kohlenstifte wegen des Abbrändes während des Brennens 
des Bogens kleiner werden und die Bogenlänge hierdurch vergrößert 
wird, müssen die Kohlen nachgeschoben werden, damit die Bogen- 
länge ihre normale Größe beibehalten kann. Über die elektrischen 
Verhältnisse beim Regulieren der Bogenlänge ist schon in § 103, 
104 und 105 gesprochen worden. Die wichtigsten Hilfsmechanismen 
beim Regulieren sind folgende: 

1. Zahnstangengetriebe mit 

a) Stemrädchen und Sperrhaken (Staite, Engl. 18783, 1847, 
Foucault-Duboscq, Serrin, Engl. 653, 1858). 

b) Flügelrad und Sperrhaken (Staite 1848, Duboscq 1855). 

c) Bremsrad und Bremse (Chapman, Engl. 739, 1855, 
Crompton, Engl. 346, 1882). 

d) Pendel und Sperrklinke (Siemens, Engl. 4949, 1878, Har- 
ding. Engl. 3166, 1881, Waterhouse, Engl. 5185, 1881). 

c) Hemmung und Schaufelrad (Waterhouse, Engl. 5185, 1881). 

f) Magnetisches Bremsrad oder Sperrhaken (Brockie, Engl. 
1713, 1882, Harling, Engl. 3473, 1881). 

g) Flüssigkeitsbremse (Hopkinson, Engl. 153, 1881). 

2. Eine Klaue oder Klammer erfaßt den Kohlenhalter. 

a) Sich neigende Ringe (Slater & Watson, Engl. 212, 1852, 
Brush, Engl. 2003, 1878). 

b) Zweiteiliger Kegel, der von einer Gabel erfaßt wird (Slater 
& Watson, Engl. 212, 1852). 

c) Zweiteilige Röhre, die in ein konisches Mundstück gedrängt 
wird (Bürgin, Engl. 4820, 1881). 

d) Zweiteiliges Rohr, das durch geneigte Druckstangen zu- 
sammengehalten wird (Rogers, Engl. 3236, 1882). 

e) Druckfedem seitwärts (Lever, Engl. 3599, 1881, Munro, 
Engl. 1626, 1882). 

f) Druckdaumen (Roberts, Engl. 14198, 1852, Joel, Engl, 
5157, 1879, Harding, Engl. 3166, 1881). 

g) Geneigte Klammer (Common, Engl. 626, 1882). 

h) Geneigter Hebel (Grimstone, Engl. 1670, 1881, Mondos, 

Engl. 5490, 1881). 
i) Scherenartige Hebelanordnung (Joel, Engl. 3970, 1884, 

Jarman, Engl. 563, 1882). 
k) Spiralfedern am Kohlenhalter (Keilholtz, 1886). 



230 BogenlampeD. 

1) Vorwärtsstoßende Federn (Newton, Engl. 1623, 1883, 
Holmes, Engl. 769, 1886, Hawkes, Engl. 157, 1882). 

3. Klaue mit Bremsrad. 

a) Geneigter Hebel außerhalb des Bremsrades (Gramme, 1861, 
Brockie, Engl. 4419, 1882). 

b) Geneigter Hebel innerhalb des Radkranzes (Union Co., 
Engl. 392, 1882, Brockie, Engl. 4419, 1882). 

c) Bandbremse (Statter, Engl. 2985, 1885). 

d) Innere elastische Ringbremse (Siemens, Engl. 6987, 1887). 

e) Rad, welches gegen einen Sperrhaken anschlägt (Bürgin, 
Engl. 4820, 1881).- 

f) Bremsrad und Bremshebel (Gümpel, Engl. 253, 1881, 
Grompton-Grabb, Engl. 2539, 1883). 

g) ReibungspufFer am Radrande (Ab dank, 1882). 

4. Schraubenförmige Bewegung. 

a) Die Schraube wird durch das Gewicht der oberen Kohle 
bewegt (Hopkinson & Muirhead, Engl. 153, 1881, 
Cauce, D.R.P. 19143, 1881, Akester, Engl. 2419, 1882). 

b) Die Schraube wird durch einen Motor bewegt (Tschikoleff, 
1874). 

c) Die Schraube wird durch ein schwingendes Rad bewegt. 

5. Die Bewegung erfolgt durch Rolle und Schnur. 

a) Die Schnur ist mit dem Solenoidkern verbunden (Archereau, 
1848, Jaspar, Engl. 83, 1879). 

b) Die Schnur ist mit einer Hülse verbunden, in der sich der 
Solenoidkern befindet (Krizik-Piette, D.R.P. 16297, 1880). 

c) Die Schnur wird von einem Daumen gefaßt (Harding, 
Engl. 4590, 1879). 

6. Schrittweise Bewegung. 

a) Ein Sperrhaken wird durch ein Elektromagnet ausgelöst 
(Kennedy, Engl. 5524, 1881). 

7. Magnetische Klauen und Klammern. 

a) Magnetische Klaue am Kohlenhalter (Roberts, Engl. 14198, 
1852, Gülcher, Engl. 2038, 1881). 

b) Magnetische Klaue am Bremsrad (Harling & Hartmann, 
Engl. 3473, 1881). 

8. Die Bewegung erfolgt durch Elektromotor. 

a) Der Motor setzt eine Schraube in Bewegung (Tschikoleff, 
Engl. 2198, 1881). 

b) Der Motor zieht die Kohle hoch durch Schnur oder Zahnstange 
(Andrews, Engl. 2321, 1879, Andre, Eni. 2764, 1880). 

c) Motor mit Kupferdämpfer (Thury 1888). 



Konstruktionselemente. 231 

9. Regulierung auf hydraulischem oder pneumatischem 
Wege. 

Die Kohlen werden durch den Zutritt von Flüssigkeit 
oder Gas bewegt (Lacassagne und Thiers, Engl. 2456, 1856, 
Hopkinson, Engl. 3509, 1880, Leibold 1886). 

Außerdem gibt es noch eine ganze Reihe von Hilfsmechanismen 
beim Regulieren; die Kombinationsfähigkeit der einzelnen Mecha- 
nismen ist fast unbegrenzt. 

IV. Ersatz der Kohlen. 

Damit nach dem Abbrennen der Kohlen neue Kohlen eingesetzt 
werden können, müssen die Kohlenhalter so weit als möglich aus- 
einandergezogen werden. Es gibt verschiedene Vorrichtungen, um 
diese Bewegung der Kohlenhalter zu gestatten. In Lampen mit 
Zahnstangen bringt man eine Schaltklinke an. In Lampen mit 
losen Klauen sind keine besonderen Yorrichtimgen notwendig. In 
Schraubenlampen muß eine Vorrichtung sein, um die Schraube los- 
zulösen. 

F. Vorrichtungen, um zu schnelle Bewegungen der Kohlen zw ver- 
hindern. 

Um zu schnelle Bewegungen der Kohlen beim Regulieren zu 
verhindern, wendet man häufig Stopfbüchsen an. Man hat alle 
möglichen Arten von Regulatoren zur Verwendung in Bogenlampen 
vorgeschlagen. 

VI. Vorrichtungen zur Erzeugung eines festen Brennpunkts. 

Wenn die untere Kohle feststeht und die obere Kohle beim 
Brennen des Bogens nachgeschoben wird, so sinkt der Brennpunkt 
der Lampe immer tiefer. Man nennt solche Lampen „Lampen mit 
beweglichem Brennpunkt". Sie können zur Straßenbeleuchtung und 
zur Beleuchtung von Innenräumen verwendet werden, sind jedoch 
gänzlich unbrauchbar in Scheinwerfern. Man hat deshalb sogenannte 
„Fixpunktlampen", Lampen mit bestehendem Brennpunkt konstruiert, 
bei welchen die untere Kohle entsprechend ihrem Abbrand gehoben 
wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Brennpunkt des Licht- 
bogens sich immer an derselben Stelle im Räume befindet. Heute 
werden auch die zur Straßenbeleuchtung und zur Innenbeleuchtung 
verwendeten Bogenlampen meistenteils als Fixpunktlampen aus- 
geführt. In Fig. 116 sind die verschiedenartigen Methoden nach 
Thompson zusammengestellt, wie man die untere Kohle zu heben 
sucht, um das Feststehen des Brennpunkts zu erreichen. 



232 



Bogenlampen. 



VII. DappeUampefH* 

Wie schon in § 12 bemerkt wurde, ordnet man in gewissen 
Fällen zur Erzielung einer längeren Brenndauer in einer Bogen- 
lampe zwei Kohlenpaare derart an, daß das eine nach dem Ab- 
brennen des anderen zu brennen beginnt. Die Einrichtungen zum 
Einschalten des zweiten Kohlenpaares können rein mechanische 




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Fig. 116. 



sein, wie in den Doppelkohlenlampen von Brush, Thomson-Rice, 
Bürgin, Crompton-Crabb und in der in § 113 näher be- 
schriebenen Lampe von Körting & Mathiesen, oder elektrische, 
indem der Strom von einem Kohlenpaar selbsttätig auf das andere 
Kohlenpaar geschaltet wird, wie in den Lampen von Weston 
(Engl. 1163, 1882), Waterhouse (Engl. 5185, 1881), Noble (Engl. 
16376, 1887). 



/ 



Konstruktionselemente. 233 

VIII. Se^sttätiges Ausschalten. 

Die Lampen, welche in Hintereinanderschaltung brennen, müssen 
mit Vorrichtungen versehen sein, welche verhindern, daß beim Aus- 
gehen einer Lampe nicht die ganze Reihe verlöscht. Man schließt 
die Lampe entweder kurz oder ersetzt die Lampe durch einen 
passenden Widerstand oder durch eine Hilfslampe. Die Schaltvor- 
richtungen können mechanisch oder elektrisch sein. In den 
modernen Lampen sind sie fast durchweg elektrisch. In § 106 ist 
eine Ausschaltvorrichtung beschrieben. 

Bei der großen Anzahl ausgeführter Lampenkonstruktionen ist es 
unmöglich, alle Lampen zu beschreiben. Es wurden deshalb im fol- 
genden nur einige typische, bewährte Konstruktionen ausführlich be- 
schrieben. Wer über diese oder jene Lampentype genaueren Aufschluß 
wünscht, kann denselben mit Hilfe der im Anhang gegebenen Aufzählung 
der Bogenlampenpatente leicht erlangen, da die deutschen Patentschriften 
fast in jeder Stadt zur Einsicht aufliegen. 

§ HO. Nebenschlußlampe für Gleichstrom von Körting & Mathiesen. 

Bei der in Figur 117 dargestellten Nebenschlußlampe der Firma 
Körting & Mathiesen in Leutzsch bei Leipzig besteht das Regulierwerk 
der Lampe aus einem Schwebemagnet a in Verbindung mit einem um 
die Achse p schwingenden Laufwerk c, über dessen Rolle d eine Kette 
läuft, welche die beiden beweglichen Kohlenhalter trägt. Beim Einschalte 
der Lampe wird der Anker b, der in fester Verbindung mit dem Lauf- 
werke steht in den seitlichen Einschnitt der Polschuhe hineingezogen 
und da das Laufwerk und damit die Rolle d an der Schwingung des 
Ankers teilnimmt, so werden die Kohlenstifte, die vorher einen gewissen 
Abstand hatten, einander genähert. Sollten sie dabei noch nicht in Be- 
rührung kommen, so tritt das jetzt freigegebene Laufwerk durch das 
Übergewicht des oberen Kohlenhalters in Tätigkeit, bis die Kohlenstifte 
zusammenstoßen. In diesem Moment ist der Magnet a stromlos ge- 
worden und die Feder e zieht den Anker b meder zurück, wobei der 
Lichtbogen gebildet wird und der Anker sich auf Gleichgewicht zwischen 
magnetischer Anziehung und Zugkraft der Feder e einstellt. Der Nach- 
schub der Kohlenstifte wird derart geregelt, daß der Anker b sich bei 
Maximalspannung des Lichtbogens so einstellt, daß das Flügelrad f von 
der Anschlagzunge g frei mrd, wodurch das Laufwerk eine langsame 
Annäherung der Kohlenstifte gestattet, die im nächsten Augenblick durch 
die Arretierung des Flügelrades wieder gehemmt wird. Der Luft- 
dämpfer i mäßigt die Bewegungen des Ankers b. 



234 



Bogenlampen. 



Die Regulierung der Lichtbogenspannung geschieht durch Anziehen 
oder Nachlassen der Feder e, was mittels der im Hebel h sitzenden 
Stellschraube m zu geschehen hat. 




Fig. 117. 



Beim Brennen der Lampe wird der Nebenschlußmagnet infolge der 
Joule 'sehen Wärme im Draht widerstände etwas erwärmt; die vom Licht- 
bogen aufsteigende Wärme, welche das ganze Regelwerk erhitzt, steigert 
die Temperatur der Magnetwindungen und vergrößert ihren elektrischen 
Widerstand. Hierdurch wird die magnetisierende Kraft der Windungen 



DifPerentiallampe für Gleichstrom. 235 

geschwächt. Damit die ursprünglich beim Regeln des Bogens vorhandene 
Kraft wieder erreicht wird, muß die Stärke des durch die Nebenschluß- 
wickelung fließenden Stromes wiederhergestellt 'werden, wozu eine er- 
höhte Klemmenspannung notwendig ist. Die Lampe wird also mit zu- 
nehmender Erwärmung der Spule eine höhere Lichtbogenspannung an- 
nehmen. Das Anwachsen der Lichtbogenspannung wird durch den 
Wärmekompensator k verhindert, welcher aus einem Rohrsystem be- 
steht, das aus einer Reihe ineinander gesteckter Rohre aus Zink und 
Eisenblech gebildet ist, die abwechselnd so miteinander verbunden sind, 
daß sich die Differenzen der beiderseitigen Ausdehnungen summieren. 
Das äußere Rohr ist an dem Magnetsockel befestigt und der letzte 
innere Teil überträgt seine Bewegung mittelst Winkelhebel n und Zug- 
stange auf den die Anschlagzunge g tragenden einarmigen Hebel r. 
Durch ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis dieser Hebel wird die 
Anschlagzunge g um so viel zurückgedrängt, als der Magnetanker und 
damit das Flügelrad durch die verminderte Kraft des Magneten zurück- 
getreten sind. Beide Bewegungen sind nahezu synchron, sodaß weder 
eine nennenswerte Verzögerung noch Yoreilung eintritt. Die Ausgleichung 
ist von der Stromstärke unabhängig. 



§ 111. DijVerentiallampe für Gleichstrom Krizik-Schuckert. 

Die in Fig. 118 dargestellte Differentiallampe, von Krizik ent- 
worfen und von der Elektrizitäts- Aktiengesellschaft vormals Schuckert&Co. 
in Nürnberg gebaut, ist eine der ältesten Lampentypen und wird wegen 
ihrer Einfachheit imd guten Leistung heute noch mit Erfolg verwendet. 
Die abgebildete Lampe ist eine Differentiallampe. Man sieht auf der 
Figur rechts die Hauptstromspule mit den dicken Drahtwindungen imd 
links die Nebenschluß spule mit vielen dünnen Drahtwindungen. Durch 
jede Spule reicht eine Blechröhre, welche gleichzeitig Kohlenhalter ist. 
Die Blechröhre, welche die obere Kohle hält, ist durch die Hauptstrom- 
spule geführt. Die Stromzuführung zu den Blechröhren und Kohlen 
findet durch die mit Seide umsponnenen auf der Figur oben sichtbaren 
Schnüre statt. Im Inneren jeder Blechröhre befindet sich ein Eisenkern, 
welcher mit der Blechröhre fest verbunden ist. Die Eisenkerne sind 
konisch; die Kegelspitze ist nach oben gerichtet. Durch diese Form der 
Eisenkerne wird bewirkt, daß die Bewegung des Kerns eine gleich- 
mäßige ist; an denjenigen Stellen, an welchen die Wirkung der Spulen 
auf die Kerne am stärksten sein würde, befindet sich die geringste Eisen- 
masse der Kerne. Die Blechröhren sind miteinander durch eine über 
ein Rädchen geführte Schnur verbunden. Wenn die Kohlen in dieser 
Lampe so gewählt werden, daß sie in gleichen Zeiten um gleiche Längen 



236 



Bogenlampen. 



abbrennen, so werden sie durch den Mechanismus beide gleichmäßig 
nachgeschoben und der Lichtbogen bleibt an derselben Stelle. Die 





Fig;il8. 



Fig. 119. 



Lampe ist also eine Fixpunktlampe. Beim Ausschalten der Lampe 
gehen die Kohlenhalter bis zur Berührung der Kohlen zusammen. Beim 
Einschalten des Stromes entfernen sich die Kohlen yoneinander. 



Differentiallampe für Gleichstrom. 237 



§ 112. DiffSerentiallampe für Gleichstrom von Körting & Mathiesen. 

Die in Fig. 119 dargestellte Differentiallampe von Körting & Mathiesen 
ist eine Magnetlampe mit rechtwinklig zu einander angeordneten Spulen- 
paaren. Der mit dem schwingenden Laufwerk fest verbimdene Anker 
steht zwischen den Polschuhen des von den Nebenschluß- und des von 
den Hauptstromspulen erregten Magneten. Mit dem imteren Zahnrade 
des Laufwerks ist ein „Kettenrad" verbunden, in dessen Ausfräsungen 
die die Kohlenhalter tragende Kette gelegt ist. Fließt kein Strom durch 
die Lampe, so werden die Kohlenstifte durch das Gewicht des oberen 
Kohlenhalters zusammengeführt, sodaß ihre Spitzen einander berühren. 
Schaltet man die Lampe ein, so durchfließt ein Strom die Spulen des 
oben gelagerten Hauptstronmiagneten, welcher stark erregt wird und 
den Anker anzieht. An der Bewegung des Ankers nimmt das Laufwerk 
und mit ihm das Kettenrad teil. Die Kohlenhalter sind mit den beiden 
Enden der Kette verbunden; die beim Einschalten der Lampe erfolgende 
Drehung des Kettenrades hat ein Anheben der oberen und ein Senken 
der unteren Kohle zur Folge, bewirkt also die Lichtbogenbildung. Durch 
eine Luftbremse wird die Bewegung des Ankers bezw. des Laufwerks 
gedämpft; dies ist zu einer sicheren Lichtbogenbildung erforderlich, da 
bei zu schnellem Auseinanderziehen der Kohlenstifte der Lichtbogen 
leicht abreißen kann. Nachdem sich der Bogen gebildet hat, liegt das 
Flügelrad auf der Anschlagzunge auf. Mit wachsendem Abbrande der 
Kohlenstifte wächst auch die Lichtbogenspannung und mit ihr die Kraft 
des durch die parallel zum Lichtbogen geschaltete Nebenschlußspule er- 
regten Magneten. Der Anker wird nun eine Bewegung ausführen, welche 
der ersten Bewegung entgegengesetzt ist, bis das Flügelrad frei wird. 
Durch das Übergewicht des oberen Kohlenhalters wird das Laufwerk 
in Bewegung gesetzt und die Kohlenspitzen nähern sich einander. Hier- 
durch wird die Lichtbogenspannung verringert und der Anker bewegt 
sich zum Hauptstrommagneten hin. Das Flügelrad wird hierbei wieder 
durch die Anschlagzunge arretieH. Die Regelbewegungen des Ankers 
sind bei der in Fig. 119 dargestellten Lampe so gering und verlaufen so 
schnell, daß das Flügelrad bei jedem Freiwerden meist nur eine viertel 
oder halbe Umdrehung ausführt. Bei der großen Übersetzung des Lauf- 
werkes ist der jedesmalige Nachschub der Kohle ein so geringer, daß 
man ihn mit dem Auge kaum wahrzunehmen vermag. Da die Lampe 
sehr fein reguliert und gegen Schwankungen der Netzspannung wenig 
empfindlich ist, so ist diese Lampe besonders für Schaltung ohne Yor- 
schaltwiderstand geeignet. 



238 



BogenlampeD. 



Es werden auch DifFerentiallampen gebaut, bei welchen die Haupt- 
stromspule und die Nebenschlußspule auf einer gemeinsamen Hülse auf- 
gewickelt sind. 




Fig. 120. 



§ 113. Ersatzkohlenlampe von Körting & Mathiesen. 

In denjenigen Fällen, in welchen man eine längere Brenndauer 
der Lampen benötigt und aus gewissen Rücksichten keine Dauerbrand- 
lampen anwenden kann, benutzt man die Ersatzkohlenlampen, welche 



Ersatzkohlenlampe. 



239 




Fig. 121. 

zwei Kohlenpaare haben, von denen das 
eine nach dem Abbrennen des anderen 
selbsttätig eingeschaltet wird. In Fig. 120 
ist das Werk einer solchen Lampe, wie 
sie Körting & Matthiesen bauen, in Fig. 121 
eine schematische Zeichnung derselben 
Lampe und in Fig. 122 eine Gesamt- 
ansicht der Lampe dargestellt. 

Auf einer gemeinsamen Werkplatte 
sind zwei von einander getrennte Regel- 
werke montiert. Diese Werke bestehen 
aus den Magneten a a^, den Laufwerken b b' 
und den zugehörigen Nebenteilen. 

Zu jedem Laufwerk gehört ein Paar 
beweglicher Kohlenhalter. Beide Regel- 
werke haben einen gemeinschaftlichen 

Wärmekompensator R und eine gemeinschaftliche Umschaltvorrichtung, 
von der sie wechselseitig beeinflußt werden. Diese Umschaltvorrichtung 




Fig. 122. 



240 Bogenlampen. 

bestellt aus dem Umschaltliebel c, der zwei Anschlagzungen d d^ trägt, 
die je nach der Stellung des Hebels das eine oder andere Laufwerk 
arretieren bezw. freigeben, sowie aus dem umschlagbaren Hebel e, der 
unter dem Einflüsse der beiden Zugstangen f fi und des Gewichtes g 
steht. Der Vorgang beim Umschalten ist folgender: 

Sobald das eine Kohlenpaar nahezu abgebrannt ist, legt sich der 
zugehörige obere Kohlenhalter auf einen Bund der entsprechenden Zug- 
stange und nimmt dadurch den umschlagbaren Hebel e mit. Sowie das 
Gewicht g dieses Hebels über den toten Punkt hinweg ist, schlägt der 
Hebel nach der anderen Seite über und nimmt dabei den Umschalt- 
hebel c mit, wobei die beiden Zugstangen diesem Impuls folgen, und 
da der Hebel c plötzlich von der einen äußersten Lage in die andere 
gedrückt wird, so wird das eine Laufwerk freigegeben und das andere 
gleichzeitig festgehalten. 

In der schematischen Darstellung Fig. 121 ist das Kohlenpaar 1 
nahezu abgebrannt, der obere Kohlenhalter hat sich bereits auf den 
Bimd der Zugstange f gelegt und ist im Begriff, den Hebel e, der mit 
dem umschlagenden Gewichte g versehen ist, mitzunehmen. Sobald das 
Gewicht über seinen toten Punkt hinaus ist, wird es nach links hinüber- 
fallen imd hierbei den umschlagbaren Hebel e sowie den XJmschalthebel c 
in die entgegengesetzte Lage bringen, sodaß das Laufwerk b festgehalten 
und das des Kohlenpaares 2 freigegeben wird. Das Übergewicht des 
oberen Kohlenhalters setzt dieses Laufwerk in Bewegung, bis die Kohlen- 
stifte zusammenstoßen und der neue Lichtbogen gebildet ist. Gleich- 
zeitig erlischt der bisherige Bogen 1 und das Laufwerk b wird durch 
die Anschlagzunge d festgehalten, sodaß die Kohlen nicht wieder in 
Berührung kommen können. Ganz derselbe Vorgang spielt sich ab, 
wenn das Kohlenpaar 2 abgebrannt ist und das Paar 1 inzwischen er- 
neuert worden ist. 

Beim Einschalten der Lampe wird der Anker m, der an seinem 
Fußende drehbar gelagert ist, von dem Magneten a eingezogen, wobei 
die Spiralfeder n die Gegenkraft bildet. Der Anker nimmt mittelst der 
Zugstange o das Laufwerk b mit und da dasselbe um einen Drehpunkt 
schwingt, der in der Nähe der Achse der Kettenrolle angebracht ist, so 
werden bei dieser Bewegung die Kohlenstifte einander genähert. Sind 
diese dabei noch nicht in Berührung gekommen, so tritt das jetzt frei- 
gegebene Laufwerk, durch das Übergewicht des oberen Kohlenhalters 
getrieben, in Tätigkeit bis die Kohlenstifte zusammenstoßen. In diesem 
Augenblick ist der Magnet a stromlos geworden und die Feder n zieht 
den Anker m zurück, wobei der Lichtbogen gebildet wird imd der Anker 
sich auf Gleichgewicht zwischen magnetischer Anziehung und der Zug- 
kraft der Feder n einstellt. Der Nachschub der Kohlenstifte wird da- 



Wechselstromlampe von Schuckert & Co. 241 

durch geregelt, daß der Anker m sich bei Maximalspannung des Licht- 
bogens so einstellt, daß das Flügelrad p von der Anschlagzunge q frei 
vnrd, v^odurch das Laufwerk eine langsame Annäherung der Kohlenstifte 
gestattet, die im nächsten Augenblick durch die Arretierung des Flügel- 
rades wieder gehemmt wird. Die Regulierung der Lichtbogenspannung 
geschieht durch Anziehen oder Nachlassen der Feder n, welche mittelst 
des Hebels r bezw. der Regulierschraube s eingestellt wird. Zwei Luft- 
dämpfer verlangsamen die Bewegungen der beiden Anker, von denen 
nur der zu dem Magneten aj gehörige mit t bezeichnete in Fig. 120 zu 
sehen ist. 

Die Kohlengewichtausgleichung kommt durch ein Hebelverhältnis 
zu Stande, welches genau den Gewichtsverhältnissen der Kohlenstifte 
entspricht. Die Produkte aus Hebellänge und Kohlengewicht ergeben 
stets gleiche Größen, wie weit auch der Abbrand vorgeschritten sein mag. 

Der Wärmekompensator k ist hier ebenso gebildet wie in § 110. 
Das äußere Rohr ist an seinem unteren Ende in dem Bock u befestigt 
und das letzte innere Glied, die Stange x, überträgt seine Bewegung 
auf die Hebel v v', welche die Anschlagzungen q q' tragen und um die 
Drehpunkte z z' schwingen. Durch ein entsprechendes Verhältnis der 
imgleichen Arme dieser Hebel werden die Anschlagzungen q q' um so 
viel zurückgedrängt, als der Magnetanker und damit das Flügelrad 
durch die verminderte Kraft des Magneten zurückgetreten sind. Beide 
Bewegungen sind nahezu gleichzeitige, sodaß weder eine nennenswerte 
Verzögerung noch Voreilung eintritt. Die Ausgleichung ist von der 
Stromstärke unabhängig. 

§ 114. Wechselstromlampe von Schuckert & Co. 

Die von Utzinger entworfene Wechselstromlampe der El.-A.-G. 
vorm. Schuckert & Co. in Nürnberg ist in Fig. 123 in Ansicht und in 
Fig. 124 schematisch dargestellt. 

Der Hauptteil des Reguliermechanismus besteht aus einer Alumi- 
niumscheibe a, die von zwei Elektromagneten beeinflußt wird. Der eine 
Magnet E wird vom Hauptstrom erregt, während die Wickelung des 
anderen e im Nebenschluß zum Lichtbogen liegt. In Verbindung mit 
einer passenden Eisenarmierung induziert jeder Magnet in der Alumi- 
niumscheibe a Wechselströme, die gegenüber dem Magnetisierungsstrome 
eine solche zeitliche Phasenverschiebung haben, daß die Scheibe ein 
kräftiges Drehmoment erfährt. Die Anordnung der beiden Magnetsysteme 
ist so getroffen, daß das eine die Scheibe rechts, das andere die Scheibe 
links zu drehen strebt. Die Drehung wird mittelst Zahnradtrieb auf 
ein Kettenrad übertragen, über welches eine die Kohlenhalter tragende 

Monas eh. 16 



242 



Bogenlampen. 



Kette läuft. Bei nonnalem Lichtbogen sind die beiden auf die Scheibe 
wirkenden Drehmomente einander gleich; der Mechanismus bleibt also 
in Ruhe. Wenn dagegen durch den Abbrand der Kohlen der Licht- 
bogen größer wird und infolgedessen die Spannung an demselben steigt, 




Fig. 123. 



so überwiegt das vom Nebenschlußmagneten ausgeübte Drehmoment und 
veranlaßt die Scheibe, sich in solchem Sinne zu drehen, daß die Kohlen 
einander genähert werden. Diese Drehung erfolgt so lange, bis die 
normale Spannung wieder erreicht ist. Ist dagegen die Stromstärke zu 
groß, was z. B. bei der Bildung des Lichtbogens der Fall ist, so erfährt 
die Scheibe eine entgegengesetzte Drehung und bringt die Kohlen so weit 
auseinander, bis das Gleichgewicht der auf die Scheibe wirkenden Kräfte, 



Wechselstromlampe von Schuckert & Co. 



243 



«:------i;-; 



also der normale Wert für Stromstärke und Spannung, wieder erreicht 
ist. Bei normalem Abbrande der Kohlenstäbe tritt ein konstantes Über- 
gewicht des Drehmomentes des Nebenschlußmagneten gegen dasjenige 
des Hauptstrommagneten auf. Die Scheibe a dreht sich demzufolge 
kontinuierlich und hält den Lichtbogen auf 
konstanter Länge. Die Vorteile dieses 
Reguliermechanismus sind einerseits die 
Anpassung der Reguliergeschwindigkeit an 
die Größe des zu behebenden Fehlers, an- 
derseits der unbegrenzte Regulierweg so- 
wohl beim Annähern als auch beim Ent- 
fernen der Kohlen. Das Einstellen des 
Mechanismus auf die richtige Stromstärke 
und Spannung wird durch Verschieben der 
Magnete erreicht. Zu diesem Zwecke sind 
die vier Schrauben, mit denen die Magnet- 
brücke auf den Ankern befestigt ist, zu 
lösen. Eine Verschiebung nach rechts, so- 
daß der Hauptstrommagnet vorausläuft, hat 
für gleiche Stromstärke eine Regulierung 
bei geringerer Spannung zur Folge, während 
eine Verschiebung nach der entgegenge- 
setzten Seite eine Regulierung bei höherer 
Spannung bedingt. 

Aus Fig. 125 läßt sich die äußere 
Ausstattung der Lampe erkennen. Der 
Reguliermechanismus ist durch eine Schutz- 
kappe 6 aus Zinkblech wasserdicht abge- 
schlossen. Der Aufhängebügel 7 ist mit 

Porzellanrolle 8 versehen. Die Kohlenhalter bewegen sich zwischen den 
beiden senkrechten Lampenstäben. Die obere Kohle wird unten geführt 
durch einen Specksteinring D am Reflektor c, Fig. 124. Der untere 
Kohlenhalter hat doppelte Führung, einerseits durch der Stab g in einem 
zweiten Specksteinring d am Reflektor, anderseits durch das gegabelte 
Querstück f an den beiden Lampenstäben. Die Glasglocke ist zwischen 
zwei Metallringen eingesponnen, von denen der untere den Aschenteller 
trägt, während der obere Ring 2 mit einer den Raum zwischen Glocke 
und Reguliermechanismus abschließenden Zwischenhülse 1 verschraubt 
ist. Letztere trägt zwei Aufhängestücke 4, mit denen die Armatur am 
Lampenkörper 5 aufgehängt wird. Armatur und Lampenkörper greifen 
am unteren Ende mittelst eines Stiftes ineinander und werden dadurch 
centrisch zueinander gehalten. Beim Kohleneinsetzen sind die Aufhänge- 

16* 




Fig. 124. 



244 



Bogenlampen. 




Fig. 125. 



stücke 4 der Zwischenhülse aus der Lampenplatte 5 auszuhängen, worauf 
die Armatur an den Lampenstäben bis zum unteren Verbindungssteg 
heruntergeleitet wird und die Kohlenhalter zur Aufnahme neuer Stäbe, 
bezw. zur Reinigung freiliegen. 



Wechselstromlampe von Körting & Mathiesen. 



245 



§ 115. Wechselstromlampe von Körting & Mathiesen. 

In Figur 126 ist das Regulierwerk einer einfachen Wechselstrom- 
Differentiallampe von Körting & Mathiesen dargestellt. Das Regulier- 
vyrerk besteht aus einer Hauptstromspule a und einer Nebenschlußspule b, 




Fig. 126. 



in vsrelche zwei Kerne sl^ und bj eintauchen. Diese Kerne hängen an 
einem Balancier f, der mittelst der Zugstange d und des Armes g das 
um die Achse e schwingende Laufwerk c in Bewegung setzt. Die beiden 



246 



Bogenlampen. 



bewegliclien Kohlenhalter hängen an einer über die Rolle n laufenden 
Kette. Bei Stromlosigkeit laufen die Kohlen zusammen und bilden 
Kontakt. Beim Einschalten geht der Hauptstrom durch die Spule a, 
der Kern a^ wird kräftig eingezogen und dadurch das Laufwerk nach 
rechts bewegt, wobei die Kohlen voneinander entfernt werden und der 
Bogen gebildet wird. Beim Wachsen der Lichtbogenspannung gewinnt 
die Spule b mehr und mehr an Kraft, während die der Spule a nach- 
läßt; es schwingt infolgedessen das Laufwerk so weit nach links, bis 
das Flügelrad h von der Anschlagzunge i frei geworden und damit 
die Arretierung des Laufwerkes aufgehoben ist. Durch das Übergewicht 
des oberen Kohlenhalters senkt sich dieser, bis im nächsten Moment das 
Laufwerk wieder arretiert wird. Das Gegengewicht 1 dient zur Aus- 
gleichung der einseitigen Belastung des Laufwerkes durch den oberen 
Kohlenhalter. Die an dem Arm g angebrachte Luftbremse k verlang- 
samt die Bewegungen der Solenoidkeme. Auf diese Luftbremse sind 
Belastungsscheiben m gelegt, durch deren Gewicht die Länge des Licht- 
bogens reguliert wird. Alle in Frage kommenden Metallteile sind gegen 
das Auftreten von Wirbelströmen geschützt. Die Solenoidkeme sind aus 
dünnen Blechstreifen hergestellt. 



§ 116. Reflektoren der Wechselstromlampen. 

Die Reflektoren der Wechselstromlampen haben den Zweck, das 
von der imteren Kohle erzeugte Licht nach unten zu werfen und der 





Fig. 127. 



Fig. 128. 



Reflektoren der Wechselstromlampen. 



247 



Bodenbeleuchtung nutzbar zu machen. Der erste Reflektor wurde von 
Coerper entworfen und von der Helios Elektrizitäts - Gesellschaft 
Köln a. Rh. gebaut. Zur Führung der oberen Kohle durch den Reflektor 
wurde gewöhnlich eine Specksteinbuchse verwendet. In Figur 127 und 
128 sind zwei neuere Reflektoren der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesell- 
schaft Berlin dargestellt. Figur 127 zeigt einen flachen Reflektor, 
Figur 128 einen gewölbten. Der flache Reflektor wird gewöhnlich ver- 
wendet, wenn die Allgemeinbeleuchtung gut sein soll und die Glas- 
glocken möglichst voll beleuchtet erscheinen sollen. Der gewölbte 
Reflektor erzielt eine bessere Bodenbeleuchtung. Die Traverse, welche 
den Reflektor trägt, ist so konstruiert, daß die zur Führung der oberen 
Kohle bisher verwendete Specksteinbuchse durch eine isoliert befestigte 
Metallplatte ersetzt wird. 



§ 117. Projektionslampen und Scheinwerfer. 

Der elektrische Lichtbogen wird wegen seiner Helligkeit außer zur 
Beleuchtung von Straßen und Häusern zur 
Erzeugung von künstlichem Licht in jenen 
Fällen verwendet, in denen man eine starke 
Lichtquelle benötigt. Die vervielfältigenden 
Künste benutzen den elektrischen Licht- 
bogen, um unabhängig von der vielfachen 
Wechseln unterworfenen Tagesbeleuchtung 
zu sein. In Fig. 129 ist eine Bogenlampe 
dargestellt, welche die Elektrizitäts- Aktien- 
gesellschaft vorm. Schuckert & Co. für pho- 
tographische Zwecke und Lichtpauszwecke 
baut. Die Lampen, die mit Gleichstrom oder 
Wechselstrom gespeist werden können, 
sind mit Reflektoren versehen, welche je 
nach dem Verwendungszwecke der Lampe 
kugelförmig sind oder wie in Fig. 129 die 
Form eines parabolischen Cylinders haben. 
Für sehr starke Beleuchtungen verwendet 
man in derVervielfältigungstechnik Scheinwerfer. In Fig. 130 ist ein Schein- 
werfervon Schuckert dargestellt. Die von dem Glasparabolspiegel im Inneren 
des Scheinwerfers nahezu parallel reflektierten Lichtstrahlen des Licht- 
bogens werden bei dem in Fig. 130 dargestellten Scheinwerfer zunächst 
durch ein System senkrecht verlaufender geschliffener Cy linderlinsen auf 
einen Streuungswinkel von 20° in der Horizontalebene ausgebreitet, 




Fig. 129. 



248 



Bogenlampen. 




Fig. 130. 



wobei jede einzelne Linse die auf sie fallende Lichtmenge auf den 
ganzen Streuungswinkel von 20° verteilt. Hierdurch wird eine Uber- 
einanderlagerung der Bilder sämtlicher Linsen bewirkt und ein Aus- 
gleich der TJngleichmäßigkeit des Scheinwerferstrahles erzielt. Vor 
diesen Streuer wird ein zweiter mit horizontal verlaufenden Linsen ge- 



Dauerbrandlampen. 249 

setzt, welcher das Licht in gleicher Weise wie beschrieben in der 
Vertikalebene streut. 

Bei den Scheinwerfern sind die Elektroden horizontal gestellt. 
Es gelten für den Lichtbogen in Scheinwerfern dieselben physikalischen 
Gesetze wie für den Lichtbogen zwischen Kohlenelektroden überhaupt. 
Da in Scheinwerfern sehr hohe Lichtstärken erzeugt werden, müssen zur 
Speisung des Lichtbogens sehr hohe Stromstärken, bei Scheinwerfern auf 
Leuchttürmen solche von einigen Hunderten Ampere verwendet werden. Der 
Reguliermechanismus der Scheinwerfer muß so konstruiert sein, daß sich 
der Lichtpunkt nicht verschiebt. Der Scheinwerfer hat große Bedeutung 
für die Schiffahrt und bei militärischen Operationen, namentlich im 
Festungswesen. Für militärische Zwecke richtet man häufig die Schein- 
werfer fahrbar ein. 

Betreffs der optischen Verhältnisse der Scheinwerfer sei auf die 
Arbeit von BlondeP) hingewiesen. Die Konstruktion und Verwendung 
der Scheinwerfer ist von Nerz^) beschrieben worden. 



IV, Dauerbrandlampen. 

§ 118. Der Bogen bei beschränktem Luftzutritt. 

Bei den Dauerbrandlampen brennt der Bogen in einer den Zutritt 
frischer Luffc verhindernden Glasglocke. Der in der Glocke enthaltene 
Sauerstoff ist nach kurzem Brennen des Bogens verschwunden und der 
Bogen brennt in einem indifferenten Gasgemisch von Stickstoff, Kohlen- 
oxyd und Kohlendioxyd. 

Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem offenen und dem ein- 
geschlossenen Lichtbogen besteht darin, daß die Kohlenspitzen nicht die 
für den offenen Gleichstromlichtbogen charakteristischen Formen an- 
nehmen. Es bildet sich an der positiven Kohle beim eingeschlossenen 
Lichtbogen kein Krater, an der negativen Kohle keine Spitze, sondern 
beide Kohlen flachen sich gleichmäßig ab. In Fig. 131 ist das Aus- 
sehen von Kohlenstiften dargestellt, welche längere Zeit in einer Dauer- 
brandlampe bei Gleichstrom gebrannt hatten. Der eingeschlossene Licht- 
bogen brennt sehr unruhig, da er an den abgeplatteten Kohlenenden 



^) Andre Blondel, Theorie des Projecteurs electriques. Lille 1894. 
2. Aufl. 80. 57 Seiten. 

2) F. Nerz, Scheinwerfer und Fernbeleuchtung. Stuttgart 1899. gr. 8°. 
86 Seiten. 



250 Bogenlampen. 

gewissermaßen keinen Halt hat. Er ist in ständiger Bewegung und 
springt von einer Stelle zwischen den Kohlen zur anderen, sich den 
jeweilig geringsten Widerstand zwischen den Kohlen aufsuchend. Die 
Spannung an den Elektroden ist beim Bogen mit beschränktem Luft- 
zutritt höher, als bei einem offenen Bogen gleicher Beschaffenheit. 
Lori^) untersuchte die Beziehungen zwischen Stromstärke, Bogenlänge 
und Elektrodenspannung beim Bogen mit beschränktem Luftzutritt bei 
Gleichstrom und fand, daß sich hier dieselben Gesetzmäßigkeiten er- 
geben, wie sie Frau Ayrton für den offenen Kohlebogen festgestellt 
hat. Die Größe der Glocke, in welcher der Bogen brennt, beeinflußt 
sein Verhalten. Lori untersuchte den Bogen in einem Cy linder von 
7 cm Durchmesser und 20 cm Höhe, welcher in der Größe mit den bei 
Dauerbrandlampen gewöhnlich verwendeten Cylindem ungefähr überein- 



iZU CZ^ 



Fig. 131. 

stimmt. Bei konstanter Stromstärke wächst die Elektrodenspannung 
mit wachsender Bogenlänge. Die Beziehung läßt sich, wie beim offenen 
Bogen, durch eine gerade Linie ausdrücken. Lori fand, daß die einer 
Vergrößerung der Bogenlänge bei konstanter Stromstärke entsprechende 
Zunahme der Elektrodenspannung beim eingeschlossenen Lichtbogen 
größer als beim offenen Lichtbogen ist. 

Auch der mit Wechselstrom gespeiste Lichtbogen bei beschränktem 
Luftzutritt eignet sich zur technischen Verwendung. Duddell und 
Marchant fanden, daß beim eingeschlossenen Wechselstrombogen bei 
der Spannungskurve die vordere Spitze höher und ausgeprägter ist 
als beim offenen Bogen. 

Beim eingeschlossenen Bogen fehlt die Aureole und das schwarze 
Band; man sieht nur den violetten Kern. Der violette Schein des 
Bogens und die durch das Wandern des Bogens bedingte Unruhe des 
Lichtes des eingeschlossenen Bogens werden dadurch wesentlich dem 
Auge angenehmer gemacht, daß der Bogen außer mit der die Luft ab- 
haltenden kleinen Mattglasglocke noch mit einer äußeren, größereo, 
lichtstreuenden Glocke (Alabasterglas) umgeben wird. Die Lichtver- 
teilung des eingeschlossenen Lichtbogens weicht von der des offenen 
Lichtbogens ab. In Fig. 132 ist eine Messung der Union Elektrizitäts- 
Gesellschaft in Berlin dargestellt, in welcher die Lichtausstrahlung des 



») Lori, Elett. 7, p. 241, 1898. 



Der Bogen bei beschränktem Luftzutritt. 



251 



Horizonfafe 




Fig. 182. 



eingeschlossenen Lichtbogens in den verschiedenen Richtungen einer 
Meridianebene bestimmt wurde. Man ersieht aus der Figur, daß die 
maximale Lichtausstrahlung in einer Richtung von ungefähr 20° unter- 
halb der Horizontalen erfolgt, während bei 
offenem Bogen die maximale Lichtausstrah- 
limg in einer Richtung von ungefähr 45° 
unterhalb der Horizontalen stattfindet. Diese 
Form der Lichtausstrahlungskurve erklärt 
sich aus der Gestalt der Kohlenenden beim 
eingeschlossenen Lichtbogen. 

Auf die Auswahl der Kohlenstifte, 
welche in Dauerbrandlampen gebrannt 
werden sollen, muß besondere Sorgfalt ver- 
wendet werden. Die Kohlen dürfen nicht 
rußen imd sollen keine ^Verunreinigungen 
enthalten, da sich sonst die innere Glocke 
mit einem schwarzen, liclitabsorbier enden 
Staub bedeckt. Die Brenndauer der Kohlenstifte ist bei beschränktem 
Luftzutritt ungefähr 13 mal so groß, als wenn die Kohlen offen brennen 
(s. Tabelle auf Seite 24). Es werden Dauerbrandlampen konstruiert 
bis zu 300 Brennstunden. Die Dauerbrandlampen benötigen eine Span- 
nung von 80 Yolt, also eine doppelt so hohe Spannung, als gewöhn- 
liche Bogenlampen. Dafür ist bei Dauerbrandlampen die Stromstärke 
geringer als bei gleichartigen Lampen mit offenem Bogen. Immerhin ist 
die Lichtausbeute der Dauerbrandlampen nicht so groß, wie die der 
geif^öhnlichen Bogenlampen. Sie ist etwa 30% geringer. 

Bei einer Messung von Wedding^) war die Lichtausbeute einer 
Dauerbrandlampe von 111,6 Volt und 3,3 Ampere 0,44 HE pro 1 Watt 
aufgewendete Energie. 

Marks^) stellte Versuche mit getränkten Kohlen in Dauerbrand- 
lampen an. Die schlechtesten Resultate erhielt er mit Kohlenstiften, 
denen Soda zugesetzt war, sei es durch Tränken mit einer Lösung von 
Soda oder durch Einführung von Soda in den Docht. Zum Brennen 
war eine höhere Spannung erforderlich, und nach einigen Stunden setzte 
sich an der Innenseite der Glocke ein dicker Niederschlag an. Marks 
erhielt die doppelte Bogenlänge bei gleicher Spannung mit Kohlenstiften, 
die mit Ammoniumchlorid getränkt waren. Der Niederschlag war bis 
auf einen gelbgrünen Streifen an dem unteren Teile der Glocke praktisch 
unbemerkbar. Ein Zusatz von Magnesiumkarbonat zur negativen Kohle 



1) Wedding, E.T.Z. 18, p. 763, 1897. 
3) Marks, El. World 1897, Band 29. 



252 Bogenlampen. 

erniedrigte die Spannung am Bogen. Das Salz zersetzt sich unter 
schwachen Explosionen im Bogen in Magnesiumoxyd und Kohlensäure; 
das Oxyd scheidet sich in kleinen Perlen an der Spitze der negativen 
Kohle ab und bildet einen leuchtenden Kranz, von dem der Bogen aus- 
zutreten scheint. Der Bogen soll sehr ruhig brennen und ein Nieder- 
schlag an der Glocke nicht zu bemerken sein. 

Die praktische Anwendung der Dauerbrandbogenlampen hat ihre 
Vorteile und Nachteile. Angenehm ist die Verwendung von Dauerbrand- 
lampen in solchen Betrieben, in welchen die Lampe möglichst lange 
brennen und wenig bedient werden soll, also z. B. in Schaufenstern, in 
welchen die Dekoration durch Zutritt zerstört werden würde, in Bahn- 
höfen, an schwer zugänglichen oder gefährlich zugänglichen Stellen, bei 
weiten Strecken, deren Begehen durch den Wärter viel Zeit erfordert 
und die Bedienungskosten erhöhen würde. Ferner sind Dauerbrand- 
lampen wegen des doppelt eingeschlossenen Lichtbogens absolut feuer- 
sicher, da keine glühenden Teile ins Freie gelangen können. Auch an 
Meeresküsten und auf Schiffen, wo die salzhaltige Luft gewöhnliche 
Bogenlampen stark angreift, sind Dauerbrandlampen zu empfehlen. 

Da eine Dauerbrandlampe 80 — 100 Volt Spannung benötigt, kann 
sie in solchen Anlagen von 100 — 120 Volt von Vorteil sein, in welchen 
nur eine Lampe von der Leitung abgezweigt werden soll. Lampen mit 
offenem Lichtbogen muß man in solchen Fällen zu zweien hinter- 
einander schalten, dann ist eine von der anderen abhängig. Oder man 
hat einen Widerstand vor die Lampen zu schalten, welcher einen 
Spannungsverlust von 60 — 80 Volt zu erzeugen hat, was ganz un- 
ökonomisch ist. In diesem Falle kann man dann eine einzelne Dauer- 
brandlampe abzweigen, in deren Vor schalt widerstand nur 20 — 40 Volt 
bei geringerer Stromstärke zu vernichten sind. 

Den Vorteilen der Dauerbrandlampen steht der große Nachteil 
gegenüber, daß ihr spezifischer Wattverbrauch größer als der einer 
gewöhnlichen Bogenlampe ist. Außerdem ist heute ihr Marktpreis 
höher als der einer guten Differential- oder Nebenschlußlampe. Es 
stehen also bei Dauerbrandlampen den geringeren jährlichen Ausgaben 
für Kohlenmaterial und Bedienung die höheren jährlichen Ausgaben für 
Stromerzeugung gegenüber. Außerdem ist zu beachten, daß bei einer 
Neuanlage wegen des höheren Energieverbrauchs der Dauerbrandlampen 
größere Krafterzeuger anzulegen sind, wodurch die Anlagekosten erhöht 
werden. Diese Punkte hat der projektierende Ingenieur bei einer 
Rentabilitätsberechnung wohl zu berücksichtigen. 



Konstruktion der Dauerbrandlampen. 253 



§ 119. Konstruktion der Dauerbrandlampen. 

Es ist bemerkenswert, daß Stalte schon im Jahre 1846 Dauer- 
brandlampen herstellen wollte, als man die Dynamomaschinen zur 
Energieerzeugung noch nicht zur Verfügung hatte. Staite schloß die 
Kohlen in eine enge Glasglocke ein, um den Sauerstoffaustausch zu 
unterdrücken und den großen Abbrand einzuschränken. 

Beardlee wendet im Jahre 1882 eine doppelte Glocke an, welche 
am Boden geschlossen, hingegen am oberen Ende offen ist. Ein Jahr 
später schlägt Boxt er vor, den Lichtbogen in einer luftdichten Kammer 
brennen zu lassen, ein Vorschlag, der wegen der Expansion der Gase 
und der Zerbrechlichkeit der Glocke zu keinem Resultate führte. 

Eine Konstruktion von Short aus dem Jahre 1884 besteht darin, 
daß eine Glocke von einer Platte bedeckt ist. Die in der Glocke beim 
Brennen des Bogens entstehenden Gase sollen so schwer sein, daß sie 
die atmosphärische Luft nicht in die Glocke treten lassen. 

Ein Patent von Jandus aus dem Jahre 1886, bei welchem eine 
kleine Glocke oben luftdicht abgeschlossen, unten aber offen war, hatte 
keinen Erfolg, weil die Glocke oft sprang. 

Eine Konstruktion von Howard aus dem Jahre 1893 bestand 
darin, daß eine umgestülpte kleine Glocke benutzt wurde, welche inner- 
halb einer zweiten Glocke stand. Der Boden der kleinen Glocke wurde 
abgeschlossen. Die große Glocke war nicht luftdicht oberhalb des 
Lichtbogens abgeschlossen. Der Hals der kleinen Glocke wurde mit 
Asbest oder mit einem anderen hitzebeständigen Material so abgedichtet, 
daß der Nachschub der positiven Kohle mehr oder weniger verzögert 
wurde. 

Brauchbar war erst die von Jandus im Jahre 1893 konstruierte 
Lampe. Der Bogen wurde in eine kleine Glasglocke eingeschlossen, 
welche am Boden völlig abgeschlossen ist \md zwar vermittelst eines 
dichten Verschlusses, welcher gleichzeitig die negative Kohle trägt. 
Das obere Ende der Glocke ist mit einer eisernen Kappe bedeckt, die 
dicht am Glase anliegt und deren Mittelbohrung so bemessen ist, daß 
neben der frei hindurchgehenden oberen Kohle die Gase der Glocke ins 
Freie gelangen können. Als Hilfsmittel zur Absperrung der Gase dient 
bei der Jandus -Lampe eine äußere, größere Glocke, welche die innere 
kleinere umschließt imd oben luftdicht abgeschlossen ist; unten ist sie 
mit einem federnden, sich nach unten öf&ienden Ventilschlußteller der- 
artig gedeckt, daß bei der Abnahme dieses Ventiltellers von untenher 
eine Öffnung zum Zwecke der Reinigung und Kohlenauswechselung frei- 
gegeben wird. Den von der inneren Glocke entweichenden Gasen dient 



254 



Bogenlampen. 



die Außenglocke als eine Art Aufspeicherbehälter. Die Jandus-Lampe 
ist als Hauptstromlampe gebaut. Die Jandus-Lampe ist sehr empfind- 
lich gegen feuchte Witterung. 

Die „Ajax "-Dauerbrandlampe*) ist so konstruiert, daß die den 
Lichtbogen umgebende Glocke auf einer luftdicht schließenden Grund- 
platte aufsitzt; an ihrem oberen Teile ist sie mit einem Deckel aus 
drei übereinander angeordneten kleinen Kammern versehen, welche nur 
einen beschränkten Luftzutritt gewähren. 




Die „Pioneer" -Lampe ^) besitzt eine Luftabschlußvorrichtung, 
welche aus 2 Teilen besteht, die eine Kammer bilden. Die beim Ab- 
brand der Kohle entwickelten Gase ziehen durch diese Kammer hin- 
durch und verlangsamen damit den Zutritt des Sauerstoffs zum Licht- 
bogen. 

Bei der „Regina" -Dauerbrandlampe soll durch eine Sauerstoff- 
regulierung die Brenndauer von 200 Stunden erreicht werden. Die 
ganze Lampe bildet mit dem Innenglase einen völlig abgedichteten 
Luftraum, welcher nur durch ein unten offenes und nach unten ge- 
richtetes Rohr mit der Außenluft in Verbindung steht (Rosemeyer). 

Die Dauerbraodlampe von Thomas-Davies^) besitzt zwei oder 
mehrere unter einem spitzen Winkel gegeneinander gestellte Kohlen- 



1) Am. EI. 22, p. 446. 

») West. El. 19, p. 220, 1896. 

3) Engl. 10616. 



Dauerbrandlampen. 



255 



Stäbe. Ein durch die langen Schenkel eines Hufeisenmagnetes gebildetes 
Magnetfeld hält den Lichtbogen an den Spitzen der Kohlenstäbe. 

In Fig. 133 ist die innere Glocke der Jan du s -Dauerbrandlampe 
von 1893 sowie die obere Befestigung 
der äußeren Glocke im Schnitt dar- 
gestellt. Auf dem Teller h des Fußes H 
ist die den Lichtbogen zunächst um- 
schließende, aus durchsichtigem oder 
durchschimmerndem Material gefertigte 
Glocke K mittels Schraube h' luftdicht 
befestigt. Die obere Öffnung der Glocke 
K wird durch den Deckel 1, welcher sich 
in den Hals der Glocke hineinlegt, yer- 
schlossen. In dem Deckel befindet sich 
eine Öffnung für die positive Kohle und 
auf derselben zwei Scheiben m, n. Die 
untere Scheibe legt sich mit ihrer 
centralen Öffnung dicht an die Kohle 
an, während die obere in ihrer Öffnung 
ein kurzes Rohr trägt, das als Füh- 
rung für die obere Kohle dient. Der 
auf diese Weise herbeigeführte Ver- 
schluß der Glocke um die Kohle soll 
einem inneren Drucke, der durch die 
erwärmten Gase hervorgerufen wird, 
leicht nachgeben und auch ein Ein- 
strömen geringer Luftmengen zulassen. 

Die äußere Glocke ist mit ihrem 
oberen Teile mittelst der Dichtungs- 
ringe p und der Ringmutter p' an dem 
Ring G befestigt. Dieser obere Teil 
der äußeren Glocke ist vollständig ab- 
gedichtet, der untere ist in Verbindung 
mit der äußeren Luft. 

In Figur 134 ist eine Dauerbrand- Fig. 134. 

bogenlampe für Gleichstrom dargestellt, 

welche von der Elektrizitäts-Aktiengesellschaft vorm. Schuckert & Co. ge- 
baut worden ist. Die Lampe ist eine Differentiallampe. Die Spule a ist 
vom Hauptstrome durchflössen; die Spule b ist die Nebenschlußspule. 
Die Spulen wirken auf die Eisenkerne c und d, welche mit dem zwei- 
armigen um e drehbaren Hebel f beweglich verbunden sind. Die 
Stange g, welche die Verlängerung des Kernes d bildet, trägt den 




256 Bogenlampen. 

Klemmring h, welcher die obere Kohle i umschließt. Die letztere steckt 
federnd in ihrem Halter, der sich in dem Rohre k auf und ab bewegen 
kann und durch dieses seinen Strom erhält. Die Bewegung des Regulier- 
systems wird durch zwei Luftbremsen 1 gedämpft, während das Gewicht 
m zum Einregulieren der Lampe dient. Die untere Kohle wird durch 
die Schraube n in ihrem Halter o festgeklemmt. Der Lichtbogen wird 
von dem Überfangsglascylinder p umschlossen, welcher mittelst der 
Schraube q dicht zwischen den Kohlenhalter o und den Steg r gepreßt 
wird. Dieser Cylinder verhindert die Erneuerung der den Lichtbogen 
umgebenden Luft, wodurch die lange Brenndauer und die hohe Licht- 
bogenspannimg erzielt wird. Um zu schroffe Abkühlung des Glas- 
cylinders während des Brennens zu verhindern, wird letzterer von einer 
Außenglocke umgeben. Je nach der zu erzielenden Lichtverteilung wird 
die Glocke in Klarglas oder Alabasterglas ausgeführt. In stromlosem 
Zustande bewirken die Gewichtsverhältnisse der einzelnen Teile des 
Reguliermechanismus ein Sinken des Systems dgh; der Klemmring h 
liegt flach auf der Unterlage s auf, wodurch die Kohle i freigegeben 
wird und mit der unteren Kohle in Berührung kommt. Beim Einschalten 
des Stromes zieht die Spule a ihren Kern c kräftig an. Der Ring h 
klemmt infolge des auf ihn ausgeübten einseitigen Zuges mit seinen 
Kanten die Kohle i fest und nimmt diese mit, wodurch der Lichtbogen 
gebildet wird. Der Kern c wird soweit in die Spule a hineingezogen, 
bis die Zugkraft der Spule a der gegenwirkenden Kraft das Gleich- 
gewicht hält und die normale Lichtbogenlänge erreicht ist. Die gegen- 
wirkende Kraft wird durch das Gewicht m und die Zugkraft der Neben- 
schlußspule b gebildet. Mit dem fortschreitenden Abbrande der Kohlen 
wird die Stromstärke in der Spule a geringer. Die Spule b hingegen 
übt eine verstärkte Anziehung auf ihren Eisenkern aus, weil bei zu- 
nehmender Länge des Lichtbogens die Spannung an demselben und 
damit auch die Stromstärke der Nebenschlußspule steigt. Der Kern d 
mit seiner Verlängerung g und dem Ringe h bewegt sich daher abwärts. 
Wenn die Abwärtsbewegung soweit vorgeschritten ist, daß der Ring h 
mit seiner vorauslaufenden Kante auf die Unterlage s trifft, so wird die 
Klemmung zwischen dem Ringe und der Kohle gelockert und letztere 
fällt frei durch den Ring. Die dadurch bewirkte Erhöhung der Strom- 
stärke veranlaßt jedoch sofort wieder eine Vergrößerung der Zugkraft 
der Spule a und dadurch ein Hochziehen des Ringes h und der Kohle i. 
Durch die stetige Abwechslung der beiden vorgenannten Regulier- 
spiele wird der Lichtbogen stets auf konstante Länge einreguliert. Ist 
der Abbrand der Kohlen so weit fortgeschritten, daß von der unteren 
nur noch ein gewisses kurzes Stück übrig bleibt, so stößt der Halter 
der oberen Kohle gegen einen Anschlag, der ihn an der weiteren Ab- 



Effektbogenlampen. 257 

wärtsbewegung hindert, worauf die Lampe alsbald erlischt. Die obere 
Kohle ist dann noch so lang, daß sie auf normale Länge der unteren 
Kohle (150 mm) abgeschnitten und als solche beim Weiterbrennen der 
Lampe verwendet werden kann. Die hier besprochene Lampe wird für 
Stromstärken von 3 — 7 Amp- gebaut. Die Brenndauer beträgt je nach 
der Stromstärke 80 — 120 Stunden. 



Y. Effektbogenlampen. 

§ 120. Untersachangen über den Lichtbogen in Effektbogenlampen. 

In den Effektbogenlampen wird eine höhere Lichtausbeute als in 
den gewöhnlichen Bogenlampen durch "Verwendung besonders zubereiteter, 
teilweise schon in § 8 besprochener, sogenannter Effektkohlen erzielt. 
Während in den gewöhnlichen Bogenlampen der Krater den Hauptanteil 
an der Lichtausstrahlung hat und der Lichtbogen selbst nur einen sehr 
geringen Anteil an der Lichtausstrahlung nimmt, beruht die größere 
Lichtausbeute der Effektbogenlampen darin, daß der Bogen selbst am 
meisten Licht ausstrahlt. Es gelangen in den Bogen Körper, die in ihm 
glühen; um eine möglichst große glühende Fläche zu erzeugen, gibt man 
dem Bogen zwischen Effektkohlen weit größere Bogenlängen als dem Bogen 
zwischen normalen Kohlen. Während letzterer selten über 5 mm lang 
ist, beträgt die Länge der Lichtbogen zwischen Effektkohlen 15 — 20 mm 
imd noch mehr. Von diesen Kohlen sagt man bei so großen Bogen- 
längen „sie flamtmen" und man nennt daher auch die Effektbogen- 
lampen häufig Flammenbogenlampen. In Fig. 135 ist ein flam- 
mender Lichtbogen, der zwischen Bremerkohlen der Deutschen Gesell- 
schaft für Bremer Licht in Neheim a. d. Ruhr erzeugt wurde, dargestellt. 

Bremer^) stellte im Jahre 1898 Kohlen her, welche eine größere 
Leuchtkraft als gewöhnliche Kohlen besaßen, indem er der Kohlenmasse 
2 — 407o Kalk und Magnesia zusetzte und das Gemisch glühte. In dem- 
selben Patente empfiehlt Bremer Elektroden aus Kalciumkarbid, femer 
Dochtkohlen, deren Kern aus einem Gemisch von Kalk und Kohlen- 
pulver besteht. Bremer ordnet eine Homogenkohle als positive, eine 
Kalkkohle als negative Elektrode an. 

Von größerer Bedeutung ist das Vorgehen Bremers geworden den 
Kohlen 20 — 50% schwer leitender Metallsalze, z. B. Kalcium-, Silicium- 



1) Bremer, Engl. 16552, 1898. 
Monasch. 1« 



^58 



Bogenlampen. 



und Magnesiumsalze beizumengen. Am günstigsten sollte die Ver- 
wendung von Halogenverbindungen mit Metallen der Berylliumgruppe 
wirken. Die geringe Festigkeit solcher „Kompositionskohlen" und ihre 
schnelle Zersetzung schon bei mäßig hohen Temperaturen ließen es 
Bremer angebracht erscheinen, die Elektroden mit einer harten, glasigen 
Kruste zu überziehen, die durch Auftragen eines gelösten Gemisches 
von Borax, Kieselsäure und Wasserglas gebildet wurde. Um das un- 
vermeidliche Verschlacken der Kohlenspitzen zu verhindern, wendet 




Fig. 135. 



Bremer als Flußmittel Zuschläge von Bor, Kochsalz, Pottasche, Wein- 
stein und verschiedene Silikate an. Die bedeutende Steigerung des 
Lichteffekts erklärt sich dadurch, daß die in die Bogenstrecke ge- 
schleuderten Teilchen der Metallsalze sich in der Hitze des Bogens 
dissoziieren, die Metalle in helle Weißglut geraten und sich teil- 
weise oxydieren. An den Lampenglocken fand man Niederschläge von 
Kalciumoxyd, Siliciumoxyd und anderen nicht flüchtigen Sauerstoffver- 
bindungen. Bremer verwendete die getränkte Kohle ausschließlich als 
positive Elektrode und erreicht dadurch bei normaler Spannung einen 
längeren Lichtbogen. Bei Wechselstrom müssen beide Kohlen Effekt- 
kohlen sein. 



Effektbogenlampen. 



259 



Wedding*) hat photometrische Messungen an Bremeriampen unter- 
üommen. In Fig. 136 ist eine seiner Messungen für eine Gleichstrom- 
effektbogenlampe von 12,3 Amp. und 44,4 Volt dargestellt.. Es ergab 
sich eine fast konstante maximale Lichtstärke von über 5000 HE 
zwischen 45 und 90° unterhalb der Horizontalen. 

Der spezifische Wattverbrauch .betrug 0,126 Watt pro Kerze, dem- 
nach war die Lichtausbeute 7,9 HE pro 1 Watt aufgewendete Energie 
ohne Glocke. Mit einer Mattglasglocke betrüg der spezifische Watt- 
verbrauch bei derselben Lampe 0,196 Watt pro Kerze, also die Licht- 
ausbeute 5,1 HE pro 1 Watt aufgewendete Energie. 



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60" 10" 80" 90" 80" 10" 60" 
Fig. 136. 



MoHzonfa/e 

io" 

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30" 



so" 



Eine Wechselstromeffektbogenlampe ergab einen spezifischen Watt- 
verbrauch von 0,5 Watt pro Kerze. 

Dem bei gewöhnlichen Bogenlampen normalen Wert von 0,3 bis 
0,5 Watt Energieverbrauch pro Kerze gegenüber bedeutet der Wert von 
0,19 Watt pro Kerze einen Fortschritt. 

Janet^) fand für Effektbogenlampen von Bremer einen spezi- 
fischen Energieverbrauch von 0,17 — 0,1 Watt pro Kerze je nach der 
Größe der Lampe. 

Durch den Gehalt an Kalcium erhält das Bremerlicht eine 
gelbe Färbung. Das Licht hat also nicht den „kalten" Ton des ge- 
wöhnlichen Bogenlichtes. Da das Licht größerer Wellenlänge Wasser- 
dampf oder Nebel besser durchdringt, als das Licht kleiner Wellenlänge, 
stellte Wedding Versuche mit dem Bremerlicht an, ob es bei Nebel 
pder Wasserdampf in der Atmosphäre weiter sichtbar ist als das einer 
gewöhnlichen Bogenlampe gleicher Lichtstärke. Wedding fand, daß 



1) Wedding, E.T.Z. 21, p. 546, 1900. 
3) Janet, E.T.Z. 22, p. 304, 1901. 



17' 



260 



Bogenlampen. 



das Bremerlicht im Mittel um 100% besser durch Wasserdampf durch- 
gelassen wird als das Licht einer gewöhnlichen Bogenlampe gleicher 
Lichtstärke. .Für Signalgebung und Leuchttürme könnte die Wedding 'sehe 
Beobachtung von Bedeutung werden. Immerhin dürfte die Anwendung 
von Effektkohlen in Scheinwerfern, die einen eng begrenzten Strahlen- 
kegel geben müssen, schwierig sein. 

Wedding^) stellte später eine umfangreiche Versuchsreihe über 
den EinfluB des Prozentgehaltes an Flußspat auf die Lichtausbeute an. 
In Figur 137 sind die Ergebnisse dargestellt. Die Kohlen standen gegen- 
einander geneigt, mit den Spitzen nach unten. 




Fig. 137. 



Der Bogen stand unter der Einwirkung eines konstanten magne- 
tischen Feldes, dessen Energieverbrauch nicht in den Zahlen für den 
Energieverbrauch des Flammenbogens eingerechnet ist. Die Kohlen 
brannten in einem Sparer aus Schamotte, der zugleich als Reflektor 
diente. Der erste Versuch wurde mit gewöhnlichen Kohlen bei 60 Volt 
und 9 Amp. ausgeführt. In Figur 137 ist dieser Versuch durch die 
Kurve 0% Flußspatgehalt dargestellt. Die übrigen Kurven wurden alle 
für einen konstanten Energieverbrauch (9 Amp. 45 Volt) zwischen einer 
positiven Kohle von 8 mm Durchmesser und einer negativen Kohle von 
7 mm Durchmesser mit einem Gehalt von 8 — 407o Flußspat ausgeführt. 
Die maximale Lichtausstrahlung liegt in der Vertikalen. Mit wachsen- 
dem Gehalt an Flußspat nimmt die Lichtausbeute bedeutend zu. 



i) Wedding, E.T.Z. 23, p. 704, 1902. 



EffektbogenlampeD. 



261 



Wedding hat den spezifischen Wattverbrauch pro 1 Kerze mittlerer 
hemisphärischer Lichtstärke in folgender Tabelle zusammengestellt. 



Gehalt an Flußspat 


Mittlere liemisphärische 


Watt 


in Prozenten 


Lichtstärke in 


HE 


pro Kerze 





1173 




0,458 


8 


1728 




0,232 


15 


2505 




0,162 


20 


2808 




0,144 


25 


3268 




0,124 


30 


3321 




0,122 


35 


3385 




0,120 


40 


3574 




0,113 



Trotz der günstigeren Lichtausbeute hoher Zusätze an Flußspat 
empfiehlt es sich nicht über 15% hinauszugehen, da bei höheren Zu- 
sätzen der Bogen unruhig brennt, stärkere Schlackenbildung auftritt, 
glühende Teile abtropfen und die Lampe schwieriger zündet und schlechter 
reguliert. 

Die Beimischung von Kalciumsalzen gibt dem Flammenbogenlicht 
einen gelben Ton. Mischt man der Kohle Strontiumsalze bei, so wird 
der Ton des Lichtes ausgesprochen rot. Baryum ruft nach Wedding 
einen schmutzigweißen Ton hervor. Am günstigsten beeinflußt die Bei- 
mischung von Kalciumsalzen die Lichtausbeute des Flammenbogens. Die 
Lichtausbeute des gelben Flammenbogenlichts ist um SOO^o größer als 
die einer gewöhnlichen Bogenlampe von gleichem Energieverbrauch. 
Der rote und „milchweiße" Flammenbogen steht an Lichtausbeute dem 
normalen Gleichstrombogen ungefähr gleich. 

Bei der schrägen Anordnung der Kohlenstifte in den Effektbogen- 
lampen wird die Lichtausbeute des Wechselstromlichtbogens im Vergleich 
zu der des Gleichstromlichtbogens bedeutend günstiger. Wedding fand 
bei einer Lampe mit Sparer, daß der Gleichstrom- und Wechselstrom- 
flammenbogen mit schrägstehenden Kohlen nahezu gleichte Lichtausbeute 
zeigen. 

Man ist auch dazu übergegangen Effektkohlen in gewöhnlichen 
Bogenlampen üb er einander stehend anzuordnen. Das Maximum der Licht- 
ausstrahlung in einer Meridianebene bei Gleichstrom dehnt sich nach 
Wedding zwischen 30^ und 70** unterhalb der Horizontalen aus. Die 
Lichtausbeute ist jedoch bei dieser Anordnung der Kohlen etwas ge- 
ringer. Man könnte die Lichtausbeute des Bogens mit übereinander- 
stehenden Kohlen durch Zusatz vjon Flußspat in die Kohlen steigern; 
dies würde jedoch im Betriebe den Nachteil der größeren Schlacken- 



262 • Bogenlampen. 

bildimg ergeben. Wedding untersuchte auch, in welchem Maße die 
einzelnen Teile des Flammenbogens an der Lichtausstrahlung teilnehmen. 
Es ergab sich, daß die Gassäule des Flammenbogens mit 25% an der 
Lichtausstrahlung beteiligt ist, während die glühenden Kohlenspitzen die 
übrigen 75% liefern. Bekanntlich ist beim gewöhnlichen Lichtbogen 
die Gassäule nur mit 5% ^n der Lichtausstrahlung beteiligt. 

Das Licht des Flammenbogens ist ebenso unruhig wie das Licht 
des eingeschlossenen Lichtbogens. 

Dem heutigen Sprachgebrauch gemäß bezeichnet man die Effekt- 
bogenlampen mit schräggestellten Kohlen, bei welchen die maximale 
Lichtausstrahlung in der Vertikalen erfolgt (weshalb derartige Lampen 
direkt unter sich eine große Flächenhelligkeit erzeugen), als Intensiv- 
Flammenbogenlampen, während man die mit vertikal übereinander- 
stehenden Effektkohlen schlechthin Flammenbogenlampen nennt. 

Die von Gebrüder Siemens & Co. in Gharlottenburg in den 
Handel gebrachten Effektkohlen untersch€iden sich dadurch von den 
Bremer kohlen, daß sie wesentlich weniger als 10 7o Stoffe enthalten, 
welche nicht Kohle sind, und weniger als 5 % Fluor- oder Bromgehalt 
besitzen. Außerdem enthalten sie Leuchtzusätze nur im Docht, während 
sich bei den Bremerkohlen auch Leuchtzusätze im Mantel befinden. 
Der geringere Prozentgehalt an Leuchtzusätzen bewirkt, daß die Zusätze 
im Lichtbogen vollständig vergasen und veraschen und an den Elektroden- 
spitzen keine isolierenden Schlacken bilden. 

Die Brenndauer der Effektkohlen ist geringer als die der normalen 
Kohlen. Sie beträgt bei vertikaler Kohlenanordnung bei Gleichstrom 
etwa 40%, bei schräg angeordneten Kohlen etwa 1007o geringer als bei 
normalen Kohlen. Bei vertikal angeordneten Effektkohlen ist bei 
Wechselstrom die Brenndauer nur 10 — 15^0 geringer als die bei normalen 
Kohlen, während die Brenndauer der Effektkohlen in Wechselstrom- 
Intensivlampen, wie Z eidler bemerkt, gleich derjenigen der Effekt- 
kohlen in Gleichstrom-Intensivflammenbogenlampen ist. 

Bremer hatte zur Ausbreitimg des Lichtbogens zwischen Effekt- 
kohlen ein magnetisches Gebläse angewendet, wie solches schon von 
Jamin^) für gewöhnliche Bogenlampen empfohlen worden war, aber 
später wieder fallen gelassen wurde. Bei den Effektkohlen schien 
durch die größere Ausbreitung des Lichtbogens infolge des magnetischen 
Gebläses die Lichtausbeute des Bogens erhöht zu werden. Indessen zeigt 
eine Untersuchung von Gebrüder Siemens & Co. 2) in Charlottenburg 
das Gegenteil. 



J) Jamin, C. R., 88, p. 541, 1879. 

2) Mitteilung von Gebr. Siemens «feCo. in Charlottenburg. 



Efifektbogenlampen. 



263 



Ein Effektkohlenpaar mit abwärts geneigten Kohlenstiften wurde 
mit einem Sparer verseilen. Als Blasmagnet diente ein separat erregter 
Hufeisenmagnet von 9 mm Eisendurchmesser und 72 Windungen. Die 
Polflächen standen ungefähr 15 mm über dem Lichtbogen; ihre horizon- 
tale Entfernung von der Mitte des Lichtbogens betrug 45 mm. Durch 
ein parallel zur Fläche. des Lichtbogens gestelltes Gitter, dessen Maschen 
3 qmm betrugen, wurde die Flächenausdehnung des Lichtbogens gemessen, 
indem gleichzeitig Lichtbogen und Gitter photographiert wurden. Gleich- 
zeitig wurde die Lichtstärke des Lichtbogens photometrisch bestimmt 
Tind zwar möglichst rechtwinkelig zur Ebene des Lichtbogens. Als 
Yergleichsflamme beim Photometrieren diente eine 100 Nonnalkerzen- 
)ampe; zum Photometrieren wurde eine Photometerbank mit Lummer- 
Brodhun'schem Aufsatz verwendet. Die Zahlen für die Lichtstärke 
in folgender Tabelle sind Mittelwerte aus 20 Ablesungen. 





Fig. 138. 



Fig. 139. 



«-I ee 








Erregung 






Fläche 


Leucht- 


S » £i 








des Blas- 


Licht- 


Watt- 


des Licht- 


stärke des 


d ® S 


Ampere 


Volt 


Watt 


magnets in 


stärke 


verbrauch 


bogens 
in qmm 


Bogens 


1 ^ 








Ampere- 
windimgen 


in HE 


pro 1 HE 


in HE 
pro 1 qmm 


1 


9,1 


46 
39 


419 


108 


1530 


0,274 


342 


4,47 


2 


9,8 


382 





1500 


0,254 


225 


6,67 


3 


8 


50 * 

58 


400 


259 


1345 


0,298 


387 


3,47 


4 


7 


406 


396 


1112 


0,365 


459 


2,42 


5 


9 


45 
45 
45 


405 


108 


1500 


0,270 


288 


5,22 


6 


9 


405 





2163 


0,187 


225 


9,62 


7 


9 


405 


259 


1375 


0,295 


351 


3,92 


8 


9 


45 


405 


396 


1236 


0,328 


369 


3,35 



Der Lichtbogen wurde in einer ersten Versuchsreihe (Versuch 
No. 1 — 4) bei konstantem Vorschaltwiderstand und konstanter Bogen- 
länge mit yerschieden stark erregtem Blasmagnet untersucht, in einer 
zweiten Versuchsreihe (Versuch No. 5—8) bei konstanter Stromstärke 



264 Bogenlampen. 

von 9 Ampere und konstanter Elektrodenspannung von 45 Volt bei 
variabler Erregung. In Fig. 138 und 139 sind zwei Photogramme von 
Gebrüder Siemens & Co. dargestellt, von denen sich Fig. 138 auf 
Yersuch No. 2 der folgenden Tabelle bezieht und Fig. 139 auf Versuch 
No. 4. Man sieht, daß die Flächenausdehnung des Lichtbogens mit 
wachsender Feldstärke des JBlasmagnets wächst. In der vorstehenden 
Tabelle sind die Versuchsergebnisse zusammengestellt. 

Aus dieser Tabelle geht hervor, daß die durch den Blasmagneten 
verursachte Vergrößerung des Lichtbogens keine Vermehrung der Licht- 
ausbeute des Lichtbogens bewirkt. Immerhin dürfte sich in manchen 
Fällen, namentlich zur Fixierimg des Bogens ein Gebläse selbst unter 
Aufopferung einiger Prozente des praktischen Wirkungsgrades empfehlen. 

§ 121. Konstruktives und Anwendung. 

Bremer glaubte die schwierige Regulierung der schief zuein- 
ander gestellten Elektroden durch einen dem Abbrand der Kohlen ent- 
sprechenden, durch das Eigengewicht der Kohle hervorgerufenen Nach- 
schub bewerkstelligen zu können, um einen komplizierteren Regulier- 
mechanismus zu vermeiden. Über die Kohlenenden schob er einen sich 
nach oben verjüngenden 5 cm höhen Blechcy linder, der nicht nur als 
Kohlensparer wirken sollte, sondern auch infolge eines glänzend weißen 
Niederschlages von Kalciumverbindungen, der sich an seiner Innenseite 
ansetzte, als guter Reflektor wirkt. Bremer wendete zur Ausbreitung 
des Bogens ein magnetisches Gebläse an, das in Fig. 140 dargestellt ist. 

Die Bremer- Lampe hat sich in der Praxis nicht so bewährt, wie 
sie es ihrer guten Lichtausbeute wegen verdient hätte. Die Kohlen 
„schlackten" zu sehr. Die Zündung versagte häufig, die Regulierung 
war unvollkommen. Bremer ging daher dazu über, in seiner Type C 
einen Reguliermechanismus, wie er gewöhnlich bei Bogenlampen an- 
gewendet wird, einzuführen. Der Kohlennachschub erfolgt hier konti- 
nuierlich. Es bleibt abzuwarten, wie sich diese Type in der Praxis 
bewähren wird. 

Die Kohlen mit geringem Prozentgehalt an Leuchtzusätzen erfordern 
keine besonderen Zündvorrichtungen. Auch kann man sie in gewöhn- 
lichen Bogenlampen brennen. Bei Gleichstromlampen hat man dafür 
Sorge zu tragen, daß wegen des zu erzeugenden langen Bogens der 
Zündhub größer ist als in den Lampen für gewöhnliche Kohlen. 

Es empfiehlt sich, wie Zeidler^) bemerkt, an der oberen Elektrode 
einen Schamottesparer anzubringen. Um nämlich ein den praktischen 



J. Z ei dl er, E.T.Z. 24, p. 167, 1903. 



Effektbogenlampen. 265 

Anforderungen für Außenräume genügend ruhiges Licht zu erzielen, ist 
es erforderlich, dem Lichtbogen an den Kohlenspitzen möglichst wenig 
Fläche zu bieten, d. h. die Kohlenstifte möglichst schwach zu wählen. 
Für die positive Kohle wurde daher der gleiche Durchmesser wie für 
die negative angenommen. Da nun bei Effektkohlen nach Z eidler 
an der positiven Kohle genau der doppelte Abbrand als an der negativen 
Kohle von gleichem Durchmesser stattfindet, so ist, wenn man festen 
Brennpunkt beibehalten will, die Anordnung eines Hohlraumes zur An- 
sammlung sauerstoffarmer Luft um die obere Kohlenspitze geboten und 
hierdurch wird ihr Abbrand verringert. Der Sparer hat außerdem noch 
den Vorteil, daß die bei Effektkohlen besonders stark auftretenden 
Aschen abgefajigen werden, wodurch einem Verschmutzen des Mechanismus 




Fig. 140. 

vorgebeugt wird. Auch die beim langen Bogen zwischen Effektkohlen 
in erhöhtem Maße auftretenden Stickstoffperoxyddämpfe werden durch 
den Sparer abgehalten, die Metallteile des Reguliermechanismus anzu- 
greifen. 

Bei den Intensivflammenbogenlampen sind die Kohlen schräg 
gestellt und mit den Spitzen nach unten gerichtet, wodurch eine sehr 
starke Bodenbeleuchtung erzielt wird. 

In Figur 141 ist eine Intensivflammenbogenlampe der Allgemeinen 
Elektrizitäts- Gesellschaft (Berlin) dargestellt. Der Reguliermechanismus 
ist bei diesen Lampen im wesentlichen derselbe wie bei den gewöhnlichen 
Bogenlampen. Bei den Intensivflammenbogenlampen für Gleichstrom ge- 
nügt der beschränkte Hub infolge des spitzen Winkels, welchen die Kohlen 
miteinander bilden, nicht, um eine genügend große Trennung der Elek- 
trodenspitzen zur Lichtbogenbildung herbeizuführen. Deshalb wurde nach 
Z eidler der Führungsrahmen der negativen Kohle in der Grundplatte 
drehbar gelagert imd nach oben hin mit einer Verlängerung versehen, welche 
in das Lampenwerk hineinragt. Durch Anordnung eines auf einer Säule 
drehbaren Kniehebels und eines Mitnehmers am Laufwerk nimmt der 
Rahmen an der Bewegung des Ankers in der Richtung des Hauptstrom- 



266 



Bogenlampen. 



rnagneten ho teil, daß bei Stromdarcbgang eine genügende Trennung der 
KohlenHpitzen zur Lichtbogenbildung stattfindet. 

J>ie Lampen mit übereinanderstehenden Effektkoblen können mit 
den binher üblichen Spannungen gebrannt werden, bei Wechselstrom also 

mit ungefähr 30 Volt, bei Gleichstrom mit 
ungefähr 40 Volt. Bei schräg angeord- 
neten Kohlen müssen die Spannungen um 
10— 157o erhöht werden. 

Die Flammenbogenlampen mit Effekt- 
kohlen können mit gewöhnlichen Diffe- 
rential- oder NebenschluBlampen ohne 
weiteres hintereinander geschaltet werden 
und zwar ohne Anlaß widerstand nur 
mit Vorschaltwiderstand imd Minimalaus- 
schalter. Die Gleichstromeffektlampen 
können zu zweien an ein Netz TOn 
110 Volt mit Vorschaltwiderstand und 
Minimalausschalter angeschlossen werden. 
An Stelle der einen Effektlampe kann 
eine entsprechende Lampe mit gewöhn- 
lichen Kohlen treten. Die Wechselstrom- 
effektlampen können auch zu zweien an 
ein Netz von 110 Volt angeschlossen 
werden unter Vorschaltung eines Zusatz- 
widerstandes oder, was in gewissen Fällen 
empfehlenswerter ist, unter Vorschaltung 
einer Drosselspule. 

Die Effektbogenlampen sind zur Be- 
leuchtung von Straßen und Plätzen zu 
empfehlen. Die Intensivlampen mit schräg 
stehenden Kohlen eignen sich vortrefflich 
zur Beleuchtung von Schaufenstern, Deko- 
rationen und Firmenschildern. In Räumen, 
iti welchon an die Ruhe des Lichts die höchsten Anforderungen gestellt 
worden, wie in Les(»sälen imd Zeichensälen, ist die indirekte Beleuch- 
tung vorzuziehen. 




Fig. 141. 



Anhang. 



Verzeichnis der deutschen vom 
Kaiserl. Patentamt in Berlin seit 1877 erteilten Bogenlampen- 
patente. Klasse 21. 

Nummer: 

663. Societe Generale d'Electricite (Paris). 14. 8. 1877. Jabloch- 
koff'ßche Kerze. 
5031. Siemens & Halske (Berlin). 19. 9. 1878. Elektrische Lampe. 
8253. Gebr. Siemens & Co, (Charlottenburg). 6. 7. 1879. Verfahren zur 

Tränkung roher Kohlenstabe. 
8 654. Siemens &. Halske (Berlin). 16.4.1879. Neuerungen an elektrischen 

Lampen mit Mechanismus zur Regulierung (Differentiallampe). 
8 785. Societe Generale d'Electricite (Paris) 2.4.1879. Zusatz zu 663. 

8 900. Siemens & Halske (Berlin). 14.8.1879. Vorrichtung an elektrischen 

Lampen zur selbsttätigen Ausschaltung der Lampe aus dem Strom- 
kreise beim Erlöschen des Lichtbogens. Zusatz zu 8654. 

9 452. Menge s (Amsterdam). 7.3.1879. Neuerung an elektrischen Lampen 

mit Berührung beider Kohlenspitzen unter konstantem Druck. 
10 333. Helios Ges. (Gülcher) (Köln a/Rh.). 8.11.1879. Elektrische Lampe. 
16 297. Krizik und. Piette (Pilsen). 7. 4. 1880. Neuerung an elektrischen 

Lampen. 
19143. Cance (Paris). 23.9.1881. Neuerung an elektrischen Lampen. 
19 615. Brown, A. E. (Cleveland ü. S. A.). 19. 11. 1881. Bogenlampe. 
21372. Krizik und Piette (Pilsen). 11. .6. 1882. Zusatz zu 16297. 
23 410. Cance (Paris). 14. 11. 1882. Lampe mit festem Brennpunkt. Zusatz 

zu 19 143. 
23 732. Smith (Brockley, England). 27. 9. 1882. Herstellung von Kohlen für 

elektrische Lampen. 

23 997. Somzee (Brüssel). 12.1.1883. Neuerungen an Kerzen und Glühkörpern. 

24 452. Thomson, E. (New-Britain U. S. A.) 8. 8. 1882. Bogenlampe. 

26 792. Moses, 0. A. (New-York). 2. 5. 1883. Reguliervorrichtung für elek- 
trische Bogenlampen. 

28610. Societe Anonyme des ateliers de constructions mecaniques 
et d'appareils electriques (Paris). 9. 8. 1883. System zur 
Regulierung der Bewegung der Kohlen in elektrischen Lampen. 



268 Deutsche Bogenlampenpatente. 

Nummer: 

29083. Earle und Goltstein (London-Hannover). 9.9.1883. Bogenlampe. 

30191. Monges (Haag). 11. 3. 1883. Zusatz zu 9452. 

33 642. Menge 8 (Haag). 16.10.1884. Bogenlampe. 

34 231. Pieper, H. fils (Lüttich). 19.12.1884. Bogenlampe. 

35391. Siemens & Hai ske (Berlin). 26.3.1885. Neuerung an Bogenlampen. 
35621. Walther (Werdau). 4.8.1885. Bogenlampe. 

35 818. Siemens & Halske (Berlin). 4.10.1885. Neuerungen an Regulatoren 

für elektrische Beleuchtung. 

36115. Schmidt (Prag). 30.5.1885. Neuerung an elektrischen Lampen. 

86169. Klan und Spurny (Prag). 20. 11. 1885. Neuerung an Differential- 
lampen. 

36878. Statter (Middleton, England). 6. 1. 1886. Reguliervorrichtung für 
elektrische Bogenlampen. 

39498. Schefbauer (Dresden). 5.9.1886. Neuerung an elektrischen Lampen. 

39 860. De Meuron & Cuenod (Genf). 25. 5. 1886. Bogenlichtregulator. 

40169. Jamar und Chabot (Brüssel). 7. 3. 1886. Kurzschlußvorrichtung für 
den Nebenschlußstrom bei Bogenlampen. 

41 242. Gebr. Siemens & Co. (Charlottenburg). 5. 11. 1886. Verfahren krumme 
Kohlenstäbe gerade zu machen. 

41556. Doubrava (Prag). 13.7.1886. Bogenlichtregulator. 

41820. Hill (Boston, U.S. A.). 10.11.1886. Bogenlampe. 

41824. Eßberger & Einstein (München). 31. 12. 1886. Bogenlampe. 

42154. No ble (Anniston (U.S. A.). 11. 5. 1887. Selbsttätige Ausschaltung für 
elektrische Bogenlampen mit schwingenden Kohlen. 

42254. Kleißl & Duffek (Pilsen). 27. 2. 1887. Reguliervorrichtung für elek- 
trische Bogen und Differentiallampen. 

42494. Koller (& Urbanitzky (Wels, Österreich). 25.5.1887. Elektrische 
Lampe. 

42900. Siemens & Halske (Berlin). 25. 6. 1887. Neuerung an elektrischen 
Bogenlampen (Bandlampe). 

43127. von Wolffers (Paris). 21.6.1887. Bogenlampe. 

43 136. Rudolph (Wien). 17. 9. 1887. Elektrische Bogenlampe für blitzartige 
Effekte in Theatern und für Lichtsignale. 

43 139. Doubrava. 28. 11. 1886. Zusatz zu 41 556. 

43 363. Mathis (Mariemont). 31. 7. 1887. Regulator für Bogenlampen. 

43485. Siemens, A. (London). 15. 6. 1887. Lampe für elektrische Scheinwerfer. 

44181. Dulait (Charleroi). 18. 10. 1887. Vorrichtung an elektrischen Bogen- 
lampen, um mehrere Kohlenpaare einzeln nach einander zu ent- 
zünden. 

44361. Menges. 23. 7. 1887. Zusatz zu 33642. 

44 935. Fabrik für Elektrotechnik und Maschinenbau (Bamberg). 

1. 11. 1887. Reguliervorrichtung für elektrische Bogenlampen. 

45 269. Schuckert (Nürnberg). 28. 2. 1888. Elektrische Bogenlampe. 
45 425. Watt, H. (London). 10.1.1888. Bogenlampe. 

45 702. Dulait (Charleroi). 8. 3. 1888. Bogenlampen mit am Orte verharrendem 
und das Licht gegen die Decke werfendem Leuchtpunkt. 



Deutsche Bogenlampenpatente. 269 

Nummer: 

45 704. C. V. Zech (Wiesbaden). 23. 3. 1888. Vorrichtung zum Unterbrechen 

und Schließen des elektrischen Stromes bei Bogenlamgen und bei 

durch den Strom auszulösenden Uhrwerken. 

45 880. Langhans (Berlin). 24. 11. 1887. Elektrische Lampe mit hochgespannten 

Dämpfen oder Gasen als Strombahn für den elektrischen Strom. 
46102. Hirst (Sagan). 28.6.1888. Bogenlampe. 

46 359. Maquaire (Paris). 22. 7. 1888. Bogenlampenregulator (Motor). 

46 393. Raith (Unterhausen). 8.4.1888. Konstruktion von Kohlenklemmen für 
elektrische Bogenlampen mit selbsttätiger Ausschaltung von zu weit 
abgebrannten Kohlenstäben. 

46 725. Chapman & Dearing (London). 4. 4. 1888. Neuerung an Bogen- 

lichtlampen, bei welchen die positive Kohle aus zwei horizontalen 
Kohlenstäben zusammengesetzt ist. 

47465. Mathis & Boveroulle (Mariemont). 2. 8. 1888. Neuerungen an Bogen- 
lampen mit mehreren sich einzeln nacheinander entzündenden 
Kohlenpaaren. 

47471. Schuckert & Co. (Nürnberg). 11. 11. 1888. Zusatz zu 45 269. 

47 490. Schröder (London). 12. 5. 1888. Verfahren zur Herstellung von Kohle 

für elektrisches Licht. 

47 670. Pieper fils, H. (Lüttich). 17. 2.1888. Regelungsvorrichtung für elek- 
trische Bogenlampen. 

47 809. Steinlen & Cie. (Mühlhausen i/Elsaß). 5.10.1888. Elektrische Bogen- 
lampe mit dem in Patent 41 556 behandelten Doubrava'schen Bogen- 
lichtregulator. 

47 968. Teucher & Adam (Dresden). 13.11.1888. Regelungsvorrichtung an 
elektrischen Bogenlampen. 

47 989. Rudolph (Wien). 11. 12. 1887. Von-ichtung zum Einstellen der Licht- 
bogenlänge bei Bogenlichthandregulatoren für Bühnenzwecke. 

48044. Zweifel (Winterthur). 11.3.1888. Reguliervorrichtung mit Benutzung 
des durch Patent 16 297 Anspruch 1 geschützten Eisenkerns. 

48468. Fyfe (London). 17.11.1888. Neuerungen an elektrischen Bogenlampen. 

49642. Pieper fils, H. (Lüttich). 22. 2. 1889. Neuerung an elektrischen Lampen. 

49 648. Fischinger (Niedersedlitz). 16. 3. 1889. Selbsttätige Reguliervorrich- 

tung für Bogenlampen. 

50 659. Eckelberg (Berlin). 10. 2. 1889. Neuerung an elektrischen Bogen- 

lampen. 
50844. Pokorny & Wittekind (Bockenheim). 9. 7. 1889. Bogenlampe. 
51088. Weinhold (Chemnitz). 16.4.1889. Verfahren zur Regelung des Kohlen- 
nachschubs bei elektrischen Bogenlampen. 

51 611. Schulze (Straßburg i/Els.). 3. 7. 1888. Bogenlampe mit zwei DifiFerential- 

elektromagneten. 

51 675. Sperr y (Chicago U. S. A.). 9. 6. 1889. Regelungsvorrichtung für Bogen- 

lampen. 
52506. Michel (Wetter a. d. Ruhr). 25. 1. 1889. Nebenschlußbogenlampen. 

52 801. Kent (London). 5. 9. 1889. Vorrichtung zum Regeln des Abstandes 

der Kohlenstäbe in Bogenlampen. 



270 Deutsche Bogenlampenpatente. 

Nummer: 

53 200. Badenberg (Turin). 14, 6. 1889. Vorrichtung zur Veränderung der 
Lichtstärke hintereinander geschalteter Bogenlampen. 

53 202. Bloßfeldt & Nube (Offenbach). 17.8.1889. Fraismaschine zur Bear- 
beitung von Reststücken von elektrischen Leuchtkohlen. 

53207. Einstein & Co. (München). 30.11.1889. Ausschaltvorrichtungen für 
die Selbstunterbrechung bei elektrischen Bogenlampen. 

53 360. W i l k e n s (Bockenheim). 17. 9. 1889. Hebelbogenlampe. 

53474. Pieper fils, H. (Lüttich). 13.11.1889. Auf hängung der Stromzufuhrer 
bei Querstromlampen. 

53 880. Jenkins (Hamburg). 19. 1. 1900. Vorrichtung zur Bildung des Licht- 

bogens bei elektrischen Bogenlampen. 
53913. Rickmann (Kalk bei Köln a/Rh.). Verfahren zur Herstellung elek- 
trischer Kohle. 

54 240. Lacombe & Cie. (Levallois-Perret). 21. 9. 1889. Scheibenförmige Kohle 

für elektrische Lampen. 
54517. Ho egerstae dt (Berlin). 1.4.1890. Elektrische Bogenlampe für gleiche 
Bogenlänge. 

54 829. Fueß«fcRaub (Berlin). 6.3.1890. Regelungsvorrichtung für Bogenlampen. 
55167. Weinert (Berlin). 25. 10. 1889. Bogenlampe mit scheibenförmigen 

Kohlen. 
55169. Pieper fils, H. (Lüttich). 18. 1. 1890. Anordnung des wirksamen 

Magnetfeldes bei elektrischen Regulatoren. 
55211. Elsässische Elektrizitätswerke Otto Schulze & Isenbeck 

(Straßburg). 3. 4. 1890. Bogenlichtlampe mit einem, mit zwei Ankern 

armierten Elektromagneten. 
55252. Bayon & Mailhan (Lyon). 25.2.1890. Elektrische Bogenlampe. 

55 355. Brumhard (Frankfurt a/M.). 29. 4. 1890i Reguliervorrichtung für 

Nebenschlußbogenlampen. 
56022. Rotten (Berlin). 25.1.1890. Bogenlampe für hohe Spannung. 
56027. Fischinger, Kummer & Co. (Dresden). 26.4.1890. Bogenlampe. 
56345. Brian ne (Paris). 1.8.1890. Nebenschlußbogenlampe. 

56 357. Hazeltine (St. Louis U. S.A.). 8. 10. 1890. Schutzschiene für elek- 

trische Bogenlampen zur Verhinderung des zu schnellen Abbrennens 
der oberen Kohle. 

57 093. Engelhardt (Dortmund). 7.11.1890. Elektrische Bogenlampe. 

57 460. Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft (Berlin). 16.9.1890. Re- 
guliervorrichtung für elektrische Bogenlampen. 

57 591. Müller (Ehrenfeld— Köln a/Rh.). 17. 12. 1889. Neuerung an Bogenlampen. 

57 661. Helios, Elektr.-Ges. (Köln a/Rh.). 25. IL 1890. Elektrische Bogen- 
lampe. 

57 997. Capilleri, Kurmayer, Goldberg, Latzko (Wien). 9. 4. 1890. 

Elektroden für elektrische Bogenlampen. 

58 806. Krapp (Bamberg). 19.12.1890. Regelungsvorrichtung für Bogenlampen. 

59 236. Graves (Cleveland U.S.A.). 10.9.1890. Bogenlampe. 

59 340. Willing & Violet (Berlin). 20.2.1891. Vorrichtung zur Bildung 
elektrischer Lichtbögen. 



Deutsche Bogenlampenpatente. 271 

Nummer: 

59344. Bachanan (Pasadena U. S. A.)- 4. 3. 1891. Bogenlampe mit in der 
Richtung des Radius aufgeschnittenen Kohlenscheiben. 

59347. Einstein & Co. (München). 7.4.1891. Regelungseinrichtung für elek- 
trische Bogenlampen. 

60 785. Jergle (Wien). 21.1.1891. Reibungskupplung für elektrische Bogen- 
lampen. 

61 092. J e n k i n s (Hamburg). 5. 4. 1891. Bogenlampe. 

61298. 'Boardmann (London). 18.1.1891. Isolierender Glühkörper mit drei 
Öffnungen für Bogen- und Halbglühlampen. 

61359. Cramp ton (London). 5.7.1890. Kohlenhalter für Bogenlampen. 

61427. Gerhardt (Leipzig). 18.2.1891. Bogenlampe. 

62 464. Whitehead (Birmingham). 18. 6. 1891. Lampenglockenhalter. 

62 894. Pieper fils, H. (Lüttich). 2. 4. 1891. Kohlenpaare mit mehreren Spitzen- 

teilen für elektrische Bogenlampen. 
63232. Gerhardt (Leipzig). 19. 9. 1891. Zusatz zu 61427. 

63 596. Fischinger (Dresden). 7. 7. 1891. Zusatz zu 56027. 

63598. Societe Anonyme d'Apparoillages et d'Eclairage electrique 

Ca uce (Paris). 16.7.1891. Regelungs Vorrichtung für Bogenlampen. 
63 939. Naeck (Leipzig-Reudnitz). 13. 6. 1891. Bogenlampe mit beweglichen 

Führungsrollen für die Kohlenhalter. 
64559. Tolzmann & Wilk (Berlin -Darmstadt). 16. 6. 1891. Elektrische 

Bogenlampe mit von Hand regelbarer Lichtbogenlänge. 
64561. Gwynne (London). 29.7.1891. Bogenlampe mit durch Klemmwirkung 

beeinflußter Bewegung der Kohlenhalter. 
65 571. Seibold (Mount-Vemon, U.S.A.). 28.2.1891. Elektrode aus Metall 

mit eingebetteter Kohle für Bogenlampen. 
65 649. Körting & Mathiesen (Leutzsch- Leipzig). 5. 9. 1890. Vorrichtung 

zur Bogenbildung bei Bogenlampen. 

65 734. Societe Lacombe & Cie. (Levallois-Perret). 22. 5. 1891. Verfahren 

zur Herstellung von Kohlenstaben für Bogenlampen. 
66118. Zeisser (Wien). 14.1.1892. Lampenglockenhalter. 

66 239. Wildt (Berlin). 24. 1. 1892. Vorrichtung zum selbsttätigen Ein- und 

Ausschalten von elektrischen Lampen mit regelbarer Brenndauer. 

67 316. Bombe & Schuchhardt (Berlin). 22. 4. 1892. Ausschaltvorrichtung 

zum Schutze der einer Bogenlampe vorgeschalteten Nutz widerstände 

gegen zu starke Beanspruchung. 
67 705. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 26.5.1892. Neuerung an 

Bogenlampen mit Nebenschlußwicklung. 
67 930. Rieth (Berlin). 11. 3. 1892. Schutzhülle für Bogenlampen. 
67 933. Raab & Bastians (München). 20.4.1892. Bogenlampe. 

67 968. Bigland & Burns (New-Castle on Tyne). 8. 6. 1892. Elektrische 

Bogenlampe mit durch Schraubenwirkung beeinflußter Regelung des 
Lichtbogens. 

68 202. Shepard (London). 28. 7. 1891. Elektrische Bogenlampe mit durch 

Doppelschraube bewirkter Regelung. 
68 205. Oehrlich (Chicago). 24. 1.1892. Bremsvorrichtung f. elektr. Bogenlampen. 



272 Deutsche Bogenlampenpatente. 

Nummer: 

68705. Akester (Falham). 6. 8. 1892. Bogenlampen mit einem als Klemm- 
vorrichtang dienenden mit Kugeln gefüllten Gehäuse. 

68 743. Schuckert & Co. (Nürnberg). 8.11.1892. Vorrichtung zur besseren 

Bildung des Lichtbogens an Differentiallampen. 

69 215. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 21. 3. 1891. Zusatz zu 65649. 
69488. Allgemeine Elektrizitäts- Gesellschaft (Berlin). 26. 8. 1891. 

Elektrische Bogenlampe, deren den unteren Kohlenhalter tragende 
Kette bei den Schwingungen des Laufswerk in Ruhe bleibt. 
69 782. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 18. 2. 1892. Bogenlampe 
mit Einrichtung zur Vermeidung einer ungleichen Wirkung des Ge- 
wichtes der Kohle beim Abbrand. 

69 908. Feld haus (Köln a/Rh.) 9. 11. 1892. Elektrische Bogenlampe von ge- 

ringer Höhenausdehnung. 
70009. Niewerth, Frau R. (Charlottenburg). 13. 9. 1892. Vorrichtung zur 
Herstellung eines elektrischen Lichtbogens mit drehenden Elektroden. 

70 207. Hansen (Leipzig-Reudnitz), 6. 11. 1892. Elektrische Bogenlampe mit 

schwingend gelagertem Elektromagnet und feststehendem Anker. 

70705. Watt (London). 20. 11. 1892. Ausführungsform der durch 45425 ge- 
schützten Bogenlampe. 

71426. Schmidt (Bradford). 13.8.1892. Bogenlampe. Regelungsvorrichtung. 

71474. Pöge, H. (Chemnitz). 14.3.1893. Verbindungsweise der Solen oidkeme 
mit den Kohlenhaltem bei Differentialbogenlampen. 

72128. Hof mann (Schedewitz). 2. 2. 1893. Rege'lungs Vorrichtung für Bogen- 
lampen. 

72444. Societe Lacombe & Cie. (Levallois-Perret). 24. 7. 1891. Zusatz zu 
65 734. 

72654. Bombe & Schuchhardt (Berlin). 3. 1. 1893. Zusatz zu 67316. 

72682. Siemens «fc Halske (Berlin). 28.2.1893. Nebenschlußbogenlampe für 
Hintereinanderschaltung. 

73559. Tobias (Dux, Böhmen). 31. 3. 1893. Anzündervorrichtung für elektrische 
Kerzen mit konzentrisch angeordneten Kohlen. 

73564. Naeck&Holsten (Stralsund). 26. 5. 1893. Regelungsvorrichtung für 
Differentialbogenlampen. 

73 745. Waterhouse A.-G. (London). 12. 4. 1893. Elektrische Bogenlampe 

mit Klemmvorschub für die Kohlenstifte. 
74429. Einstein, J., & Co. (München). 10.10.1893. Führungsvorrichtung für 
die Kohlen träger bei Bogenlampen. 

74 876. Rickmann & Rappe (Kalk bei Köln a/Rh.). 5.4.1892. HersteUung 

von Bogenlichtkohlen. 

75 367. Schöller & Jahr (Opladen). 6.4.1893. Elektrische Bogenlampe mit 

horizontal schwingendem Elektromagnetanker. 

76 994. Schmidt,?. (Beriin). 13. 10. 1893. Schwingendes Räderwerk für Bogen- 

lichtregelung. 

77 527. Zausmer (Bialystock). 5.10. 1893. Regelungsvorrichtung für Bogenlampen. 
77533. Bodenburg (München). 16.1.1894. Bogenlampe mit Pendelregulier- 

vorrichtung. 



Deatsche Bogenlampenpatente. 273 

Nummer: 

77 547. Brown, G.W. (Hampstead- London). 3.12.1893. Kuppelung zwischen 

Spulenkern und Eohlenhalter bei Bogenlampen. 

78 354. ehester & Rathbone (London). 25.2.1894. Selbsttätiger Umschalter 

für Bogenlampen. 

78 728. Schuckert & Co. (Nürnberg). 3. 5. 1893. Wechselstrombogenlampe 
mit stetiger Nachstellung der Eohlenstifte. 

78761. Firchow (Grabow). 18. 11. 1893. Träger für die untere Kohle bei 
Bogenlampen. 

78764. Siemens & Halske (Berlin). 17. 12. 1893. Anordnung eines induk- 
tionsfreien Zusatzwiderstandes bei Nebenschlußbogenlampen für 
Wechselstrom. 

78 775. Siemens & Halske (Berlin). 4. 4. 1894. Wechselstromverteilungsanlage 

für elektrische Beleuchtung mit selbsttätiger Einschaltung von £rsatz- 
lampen. 

79037. Schoeller & Jahr (Opladen). 16. 2. 1894. Einrichtung zur Regelung 
der Lichtstärke von Bogenlampen entsprechend dem jeweiligen Be- 
dürfnis. 

79681. Atwater (Cleveland U. S. A.). 20. 9. 1893. Elektrische Bogenlampe. 

79 823. Jandus (Cleveland U. S. A.). 23.1.1894. Bogenlampe. 

79831. Rentzsch (Meißen). 1. 5. 1894. Aufzugswinde für elektrische Bogen- 
lampen. 

80046. Pöge (Moskau). 6.6.1894. Aufhängevorrichtung für Bogenlampen mit 
Vermeidung des Herabhängens der Leiter. 

80329. Perl & Puntschart (Wien). 16. 6. 1894. Elektrische Bogenlampe. 

80388. Schleyder (Tabor). 1. 8. 1893. Elektrische Bogenlampe. 

80 651. Mensing (Sülfeld). 25.2.1894. Regelungsvorrichtung für Bogenlampen. 
80875. Schröder (London). 5. 10. 1892. Elektrische Kontaktlampe. 
81013. Kirkegaard (Brooklyn). 11.7.1894. Bogenlampe. 

81236. Willing & Violet (Berlin). 11. 7. 1894. Bogenlampe. 

81386. Cabirau (Paris). 29.9.1894. Bogenlichtkohle. 

81619. Schmelzer (Nürnberg). 9.3. 1894. Herstellung von Kohlenstiften für 
elektrische Beleuchtung. 

82 328. Allin (London). 7. 10. 1894. Elektrische Bogenlampe mit Laufwerks- 
regelung. 

82338. Reiniger, Gebbert & Schall (Erlangen). 8. 1. 1895. Regelungs- 
vorrichtung für Nebenschlußbogenlampen. 

82512. Brockie (Forest Hill, England). 4.11.1894. Elektrische Bogenlampe. 

.82 907. Schoeffel (Brooklyn, U. S. A.) 7. 11. 1894. Elektrische Bogenlampe 
für Scheinwerfer. 

82 914. Niewerth & Cie. (Berlin). 12.2. 1895. Elektrische Bogenlampe. 

82 964. Cabirau (Paris). 31.3.1895. Bogenlichtkohle. Zusatz zu 81 386. 

83 033. Bartelmus (Brunn). 20.6.1894. Solenoidkeme für Bogenlampen. 
83 228. Bub (Nürnberg). 11. 12. 1894. Elektrische Bogenlampe mit nach ab- 
wärts brennendem schatten freien Lichtbogen. 

83 783. Societe les fils d'Adolphe Mougin (Paris). 28. 2. 1895. Elektrische 
Bogenlampe mit festem Brennpunkt. 
Mona 8 eh. 18 



274 Deatsche Bogenlampeopatente. 

Nummer : 

84073. Niewerth & Cie. (Berlin). 17. 10. 1894. Elektrische Bogenlampe. 

85465. Klein, A. (Erlangen). 16. 7. 1895. Elektrische Bogenlampe mit Regelung 

durch Solenoide. 

85466. Higham & Perkins (Boston -Gloucester). 23. 7. 1895. Elektrische 

Bogenlampe. 

85467. Körting & Mathiesen (Leutzsch- Leipzig). 23. 7. 1895. Horizontal- 

bogenlampe für kleine Scheinwerfer. 

85592. Douglas-Willan (London). 11. 4. 1895. Verfahren zur Herstellung 
von Kohlen und Kohlenfäden von hohem Lichtemissionsvermögen. 

86350. Mac Intire (New- York). 20. 3. 1895. Bogenlampe mit Regelung durch 
Selbstunterbrecher und Schraubenspindel. 

86421. Tausch (Berlin). 7.10.1894. Sparvorrichtung für Bogenlichtkohleo. 

86488. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 14.7.1895. Wechselstrom- 
bogenlampe. 

86526. Brockie-Pell (London). 30. 10. 1895. Elektrische Bogenlampe mit 
Bremsregelung. 

86 750. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 3. 12. 1895. Zusatz zu 
86 488. 

86 776. Niewerth & Cie. (Berlin). 26. 7. 1895. Einspannvorrichtung für die 

Kohlenstäbe bei Dochtkohlenpressen. 

87 009. Dreefs (Höchst a/M.). 14.8.1895. Elektrische Bogenlampe mit schwin- 

gendem Laufwerk. 
87041. Mac Intire (New- York). 20. 3. 1895. Bogenlampe mit gebogenen 

Kohlenstäben. 
87 464. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 14. 7. 1895. Zusatz zu 67705. 

87 752. Tausch (Berlin). 12. 1. 1895. Zusatz zu 86421. 

88 214. Haßlacher (Frankfurt a/M.). 15. 2. 1895. Bogenlampe mit konver- 

gierenden Kohlen Stäben. 
88809. Fühler (Frankfurt a/M.). 8. 12. 1895. Kurzschlußausschalter für Bogen- 
lampen. 
90423. Kummer & Co. (Dresden). 27.4.1895. Wechselstrombogenlampe mit 

Kurzschlußanker. 
90516. Naeck&Holsten (Stralsund). 19. 3. 1896. Vorrichtung zum Regeln 

des Abstandes der neueingesetzten Kohlenstifte von Bogenlampen. 
90814. M ack in (Anderson, U.S. A.). 13.5.1896. Bogenlampe mit Kohlenstift- 

magazin. 
90 945. Schmidt (Nürnberg). 22. 8. 1896. Bogenlampe. 

91428. Fisher (Blackheath, England). 21. 2. 1896. Elektrische Bogenlampe. 
91969. Leitner (Berlin). 5. 2. 1896. Kohlenführung für Bogenlampen mit 

winklig gestellten Kohlenstiften. 
92104. Mensing (Sülfeld bei Fallersleben). 3. 10. 1896. Zusatz zu 80651. 
92 204. Niewerth & Cie. (Berlin). 8. 12. 1895. Regelungsvorrichtung für 

Bogenlampen. 

92 205. Pühler (Frankfurt a/M.). 8. 12. 1895. Bremsvorrichtung für Bogenlampen. 

93 470. Continentale Jandus Elektr.-Act.-Ges. (Brüssel). 7. 2. 1895. 

Elektrische Bogenlampe. 



Deutsche Bogenlampenpatente. 275 

Nummer: 

93 724. Schmitt (Lemberg). 13.9.1896. BogeDlampe. 

93882. Deuther (Boston U. S. A.). 22. 9. 1896. Zusammengesetzte Elektrode, 
deren den Lichtbogen bildender Teil auswechselbar ist. 

94311. Siemens & Halske (Berlin). 12.3.1897. Schmelzzünder für Bogen- 
lampen. 

94 360. Hegner (Paris). 21. 12. 1895. Bogenlampe mit mehreren zu einer 

Gruppe geschalteten Kohlenpaaren. 

94 791. Fem sei (Nürnberg). 20.12.1896. Maschine zum Dochten von Bogen- 
lichtkohlen. 

95491. Patent-Verwertungs-Gesellschaft (Berlin). 30.4.1896. Elek- 
trische Bogenlichtlampe. 

96068. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 2.5.1897. Gestänge für 
elektrische Bogenlampen. 

96 210. Ridings, Bull, Codd (Birmingham). 12.5.1896. Regelungsvorrich- 
tung für Bogenlampen. 

96 717. Klostermann (Paris). 15. 4. 1896. Regelungsvorrichtung f. Bogenlampen, 

96 720. Delavau & Brerat (Chatellerault). 23. 2. 1897. Differentialbogen- 
lampe mit Kohlenstiftmagazinen. 

97805. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 10.11.1897. Vorrichtung 
zum Anzeigen des nahezu beendeten Kohlenabbrandes bei Bogen- 
lampen. 

98 210. Douglas-Willan (London). 26. 9. 1896- Zusatz zu 85 592. 

98571. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 10.11.1897. Bogenlampe 
mit zwei Kohlenpaaren und zwei unabhängigen Laufwerken. 

98 625. Heil (Fränkisch-Crumbach). 9. 6. 1897. Verfahren zur Behandlung 
von Bogenlichtkohlen. 

98 875. Meyer (Großalsleben). 23. 1. 1898. Regelungsvorrichtung für Bogen- 
lampen. 

98 951. Brockie-Pell (London). 10.1.1897. Bogenlampe. 

99022. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 10.11.1897. Kurzschluß- 
vorrichtung für Differentialbogenlampen. 

99272. Bergmann (New -York). 2. 6. 1897. Bogenlampe mit innerer und 
äußerer Glocke. 

99415. Weil, Dr. & Richter (Frankfurt a/M.). 18. 7. 1897. Schaltung der 
Regelungselektromagnete für Bogenlampen. 

99555. Tribelhorn (Buenos Aires). 16. 2. 1898. Regel ungsvorrichtung für 

Bogenlampen. 
100 361. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 31.3.1898. Zusatz zu 

98 571. 
100513. Lacko (Paris). 21.10.1897. Regelungs Vorrichtung für Bogenlampen. 
101050. Siemens & Halske (Berlin). 1. 3. 1898. Elektrische Bogenlampe 

mit schwingendem Laufwerkrahmen. 
101081. General Incandescent Are Light Company (New- York). 

30. 6. 1897. Verschluß für die Innenglocke von Bogenlampen. 
101418. Blahnik (Skalic). 12. 3. 1897. Regelungsvon-ichtung für Bogen- 
lampen. 

18* 



276 



Dcatsche Bogenlampenpatente. 



Nummer: 

101 631. 



101 850. 
102934. 
103006. 
103 272. 
103 784. 
103 785. 
103 887. 
103888. 

103 897. 

104071. 

104144. 
104 147. 

104216. 

104 649. 

105 542. 

105 943. 
106 156. 

106 817. 

106 895. 
107 159. 

107 618. 
107 677. 
107 847. 



Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 24. 4. 1898. Einrichtung 
zum Anzeigen des nahezu beendeten Eohlenabbrandes bei Bogen- 
lampen. 

Gebr. Körting (Körtingsdorf). 29. 7. 1898. Feststellvorrichtung für 
Bogenlampenaufzugsvorrichtungen. 

Bergmann (Berlin). 21. 12. 1897. Kohlenhalter für elektrische Bogen- 
lampen. 

Stuttmann (Russeisheim a/M.). 19. 5. 1898. Bogenlampe mit winklig 
gestellten Kohlenpaaren. 

General Incandescent Are Light Company (New-York). 
30. 6. 1897. Klemmvorrichtung für Bogenlampen. 

Vigreux & Brillie (Paris). 20. 2. 1898. Bogenlampe mit Bremsvor- 
richtung. 

Hackl (Ofen-Pest). 29. 7. 1898. Bogenlampe mit gegeneinander ge- 
neigten Kohlenstäben. 

Gilbert, Broockline & Lundin (Beachmont, U. S.A.) 11.6.1898. 
Verschluß und Befestigung der luftdichten Glocke bei Bogenlampen. 

Rendel (Frankfurt a/M.). 17. 5. 1898. Einrichtung zur Verlängerung 
der Brenndauer von Bogenlampen. 

Kummer & Co. (Dresden). 16. 8. 1898. Bogenlampe mit zwei Kohlen- 
paaren. 

Stralsunder Bogenlampenfabrik(Stralsund). 23.6.1898. Regelungs- 
vorrichtung für Bogenlampen. 

Klostermann (Paris). 20.3.1898. Zusatz zu 96 717. 

Rzepka (Neuberun). 2.12.1898. Schutzvorrichtung für Kohlenhalter 
bei Bogenlampen. 

Societe les fils d'Adolph Mougin (Paris). 23. 4. 1898. Bogen- 
lampe mit Federtriebwerk. 

Lewis & The Mutual Electric Trust Ltd. (London). 11. 1. 1898. 
Regelungs Vorrichtung für Wechselstrombogenlampen. 

Lacko (Paris). 25. 1. 1898. Elektrische Bogenlampe mit Schneckenrad- 
betrieb. 

Wiekens (Berlin). 1. 12. 1898. Drehstrombogenlampe. 

Delavau & Brerat (Chatellerault). 21. 12. 1898. Vorschub Vorrich- 
tung für die Kohlenstäbe in Diffcrentialbogenlampen mit geneigt 
stehenden Kohlenmagazinen. 

Schemalleck (Tangermünde). 12. 4. 1899. Differentialbogenlampe. 

Ottesen (Hannover). 26. 11. 1898. Bogenlampe. 

Johnson (Blackheath). 29. 3. 1899. Klemmvorrichtung in Bogen- 
lampen. 

Booker &Peschek (Old Chariten). 22.2.1899. Bremsvorrichtung 
für Bogenlampen. 

Vosmaer (Haarlem). 2.12.1898. Elektrische Lampe mit feststehenden 
Elektroden. 

Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 9. 6. 1899. Anlaß Vorrich- 
tung für hintereinander geschaltete Bogenlampen. 



Deutsche Bogenlampenpatente. 



277 



Nummer: 

108089. Arter (Hammersmith). 21. 4. 1899. Regelungsvorrichtung für Bogen- 
lampen. 

108226. Mersch (Paris). 13.12.1898. Bogenlampe. 

111619. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 23.12.1898. Einrichtung 
zum Vorwärmen von aus Leitern zweiter Klasse bestehenden Gluh- 
körpem durch einen Lichtbogen. 

111782. Bergmann A.-G. (Berlin). 15. 2. 1899. Stromzufuhrungsvorrichtung 
für die obere Kohle bei Bogenlampen. 

111984. Blahnik (Skalic). 24.3.1897. Zusatz zu 101 418. 

112 277. Rosemeyer (Lingen a. d. Ems). 29.3.1899. Dauerbrandbogenlampe. 

112 313. Bonhivers (Levallois Perret). 7. 7. 1899. Feuerfester Glühkörper für 
elektrische Bogenlampen. 

112785. Elektrizitäts-Gesellschaft Richter, Dr. Weil & Co. (Frank- 
furt a/M.). 10. 12. 1898. Hitzdrahtbogenlampe. 

113122. Davy (London). 28.3.1899. Halter für die negative Kohle bei elek- 
trischen Bogenlampen. 

114242. Bremer (Neheim a/Ruhr). 30. 9. 1899. Elektroden für Bogenlampen 
mit einem Zusatz von wenigstens 37o Metall- oder Metalloidsalzeu. 

114314. Bremer (Neheim a/Ruhr). 24. 10. 1899. Kohlenstab für Bogenlampen. 

114 567. Jon söhn (Blackheath). 29.3. 1899. Gehäuse für elektrische Bogen- 

lampen. 
114568. Fleming (London). 26. 7. 1899. Elektrische Bogenlampe. 
114939. Siemens & Halske, Electric Company of America (Chicago). 

1. 11. 1899. Regelungsvorrichtung für Bogenlampen. 

115 708. Baggett (Blackheath). 5. 10. 1899. Bogenlampe mit Klemmschaltwerk. 

115 940. Borcherding (Bremen). 19.11.1899. Schaltung für Bogenlampen. 

116 213. Bremer (Neheim a/Ruhr). 16. 1. 1900. Elektrische Bogenlampe. 
116 813. Rosemeyer (Elberfeld). 30. 11. 1899. Neuerung an Bogenlampen. 

(Regina Bogenlampe.) 

116 822. Mayer (Kalk bei Köln a/Rh.). 7. 2. 1899. Verfahren zur Herstellung 

graphitischer Kohle. 
117139. Chagn au d (Paris). 26.7.1889. Bogenlampe. 

117 214. Rasch (Potsdam). 19. 3. 1899. Verfahren zur Erzeugung von elek- 

trischem Bogenlicht. 
117 318. Born er (Berlin). 23. 3. 1900. Elektrische Bogenlampe mit mehreren 

Kohlenpaaren. 
117525. Born er (Beriin). 30. 5. 1900. Zusatz zu 117 318. 
117 548. Bergmann & Arrhenius (Stockholm). 3.6.1899. Bogenlampe mit 

rotierenden röhrenförmigen Kohlen. 
117 607. Laufer & Frischmann (Lodz). 21.12.1899. Regelungsvorrichtung 

für Bogenlampen mit schraubenförmig gewundenen Kohlen. 

117 940. Bremer (Neheim a/Ruhr). 28. 11. 1899. Bogenlampe. 

118 370. Davy (London). 28.3.1899. Vorrichtung zur Stromzuführung nach 

der beweglichen Kohle bei elektrischen Bogenlampen. 
118413. Schweiz. Akkumulatorenwerke Tribelhorn Akt. -Ges. (Zürich). 
19. 4. 1900. Elektrische Bogenlampe. 



278 Deutsche Bogenlampenpatente. 

Nummer: 

118 464. Bremer (Neheim a/Ruhr). 27. 6. 1899. Verfahren zur Herstellung von 
Elektroden für Bogenlampen. 

118 550. Borcherding (Bremen). 29.6.1900. Regelungsvorrichtung für hinter- 
einander geschaltete Bogenlampen. 

118 754. Bremer (Neheim a/Ruhr). 26. 4. 1900. Winkelführung für schräg 
stehende aus mehreren Stücken zusammengesetzte Elektroden von 
Bogenlampen. 

118867. Bremer (Neheim a/Ruhr). 14. 10. 1899. Verfahren zur Herstellung 
von Bogenlampenelektroden. 

119580. Bremer (Neheim a/Ruhr). 28. 7. 1900. Verschlußvorrichtung für Schutz- 
hüllen von Bogenlampen und für ähnliche Gefäße. 

120988. Bremer (Neheim a/Ruhr). 1. 8. 1899. Sparer für Bogenlampen. 

121208. Mayer (Kalk bei Köln a/Rh.). 16. 5. 1899. Zusatz zu 116 822. 

121251. Bremer (Neheim a/Ruhr). 10.1.1900. Regelungsvorrichtung für Bogen- 
lampen mit langem Lichtbogen. 

122 037. Bremer (Neheim a/Ruhr). 18. 3. 1900. Verfahren zur Regelung des 
Lichtbogens von Bogenlampen. 

122173. „Eos**, Gesellschaft für elektr. Beleuchtung (Neheim a/Ruhr). 
25. 12. 1900. Klemmvorrichtung für Bogenlampen mit abwärts ge- 
richteten Kohlenstäben. 

122 781. Körting & Mathiesen (Leutzsch-Leipzig). 8. 1. 1901. Selbsttätige 
Stromschluß Vorrichtung für Bogenlichtstromkreise. 

122 93L Bremer (Neheim a/Ruhr). 6.7.1900. Bogenlampe. 

122 991. Labento witsch (St. Ufa). 5. 12. 1899. Elektrische Bogenlampe mit 

Regelung des Lichtbogens durch eine rechts- und linksgängige 
Schraubenspindel. 

123 413. Lorenz (Zürich). 27.10.1900. Bogenlampen mit zwei Kohlenringen. 
123 545. Johnson (Blackheath). 1.9.1900. Röhrenförmiger Kern für Wechsel- 
strombogenlampen . 

123 789. Koch (Schöneberg) b/Berlin). 24. 3. 1900. Glühkörper für elektrische 
Bogenlampen. 

123 790. Voelker (Ehrenfeld). 27.9.1900. Kohlenstabanordnung für elektrische 

Bogenlampen. 
123953. Fricke (Magdeburg). 4. 9. 1900. Elektrische Bogenlampe mit zwei 
parallel geschalteten, über oder unter einer gemeinschaftlichen 
dritten angeordneten Kohlen. 

124 743. Benard (Angers). 7.8.1900. Klemmvorrichtung für Bogenlampen. 
124 930. Walton (Cleveland XJ. S. A.). 19. 6. 1900. Regelungsvorrichtung für 

Bogenlampen. 

126183. Duisburger Eisen- und Stahlwerke (Duisburg). 5. 4. 1901. 
Feststellvorrichtung für Bogenlampenaufzugvorrichtungen mit Klapp- 
bügel. 

127 333. Bremer (Neheim a/Ruhr). 25. 7. 1899. Mit Metall- oder Metalloid- 
salzen versetzte Elektroden für Bogenlampen. 

127 768. „Eos" (Neheim a/Ruhr). 14. 5. 1901. Zusatz zu 122173. 

127 901. Baumer (Nürnberg). 3. 4. 1901. Bogenlampe mit mehreren Lichtbogen. 



Deutsche Bogenlampenpatente. 279 

Nummer: 

128103. Bremer (Neheim a/Ruhr). 12. 2. 1901. Zündvorrichtung für Bogen- 
lampen. 

128184. Körting & Mathiesen (Leutzsch -Leipzig). 5. 4. 1901. Zusatz zu 
122781. 

128407; Bremer (Neheim a/Ruhr). 1. 2. 1901. Bogenlampe für Kohlen, welche 
Schlacken absondern.^ 

128 926. Bremer (Neheim a/Ruhr). 29. 12. 1900. Zündvorrichtung für Bogen- 

lampen mit nach unten gerichteten Kohlenstäben. 

129 273. Froment & Gninard (Paris). 12.4.1901. Elektrische Bogenlampe. 
129409. Krutmey er (Oeynhausen). 8.1.1901. Auf hängevorrichtung für Bogen-. 

lampen. 

130230. Spies & Norden (Mount Vernon U.S.A.). 19.2.1901. Selbsttätig 

sich kurzschließende Leitungskuppelung für elektrische Bogen- 
lampen. 

130231. Spitzbarth (Dresden). 9. 3. 190 L Leitungskuppelung mit Fangvor- 

richtung und Seilentlastung für Bogenlampen. 

130 385. Bremer (Neheim a/Ruhr). 21. 8. 1900. Regelungsvorrichtung für Bogen- 

lampen mit parallel oder schräg nach unten gelichteten Kohlen. 
130946. Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft (Berlin). 28.3.1901. 

Stromunterbrecher für die Nebenschlußwicklung bei Bogenlampen. 
131910. Hannach (Breslau). 22. 6. 1901. Bogenlampe mit einem durch den 

Flammenbogen erhitzten Glühkörper. 
131993. Bremer (Neheim a/Ruhr). 10.12.1899. Bogenlampe. 
132278. Bremer (Neheim a/Ruhr). 25. 12. 1900. Verfahren zum Anzünden der 

abwärts gerichteten Elektroden von Bogenlampen. 

132 967. Keyzer (Amsterdam). 10. 10. 1901. Verfahren zur Herstellung luft- 

beständiger Karbidelektroden für Bogenlampen. 
133024. Bremer (Neheim a/Ruhr). 28. 7. 1900. Vorrichtung zur Bildung des 
Lichtbogens. 

133 220. Keyzer (Amsterdam). 6. 10. 1901. Verfahren zur Herstellung von 

Bogenlampenelektroden aus einem Karbid, welches von Wasser zer- 
setzt wird. 

133 703. Deutsche Gesellschaft für Bremer-Licht (Neheim a/Ruhr). 

14. 12. 1899. Bogenlampe, bei der jede von beiden Elektroden aus 
zwei sich gegen einander stützenden Stücken besteht. 

134149. Heany (Philadelphia). 24. 7. 1901. Bogenlampe mit Luftabschluß. 

134180. Deutsche Gesellschaft für Bremer-Licht (Neheim a/Ruhr). 
2. 3. 1901. Zusatz zu 118 867. 

134 719. Deutsche Gesellschaft für Bremer-Licht (Neheim a/Ruhr). 

24.2. 1901. Zusatz zu 122 037. 

134241. Engelhardt & Schneider (Bayreuth und Kulmbach). 10. 12. 1901. 
Vorrichtung zur Bildung des Lichtbogens bei elektrischen Bogen- 
lampen. 

135009. Cooper Hewitt (New- York). 26. 6. 1900. Einrichtung zur Vermin- 
derung der Anlaßspannung bei elektrischen Lampen mit leuchtendem 
gas- oder dampfförmigen Leiter. 



280 Deutsche BogenlampeDpatente. 

Nummer: 

135010. Cooper Hewitt (New-York). 26.6.1900. Verfahren zur Herstellung 

elektrischer Lampen mit eingeschlossenem dampf- oder gasförmigen 

leuchtenden Leiter. 
135 011. Bremer (Neheim a/Ruhr). 24. 2. 1901. Regelungsvorrichtung für 

Bogenlampen mit nach unten gerichteten Elektroden. 

135012. Bremer (Neheim a/Ruhr). 4. 7. 1901. Zusatz zu 135011. 

135013. Cooper Hewitt (New-York). 26. 6. 1900. Verfahren zur Verminderung 

der Anlaßspann UDg bei elektrischen Lampen mit leuchtendem gas- 
oder dampfförmigen Leiter. 

135 631. Deutsche Gesellschaft für Bremer-Licht (Neheim a/Ruhr). 
24. 2. 1901. Zusatz zu 122037. 

135632. Böhm (Berlin). 30. 3. 1901. Verfahren zur Herstellung höchst hitze- 
beständiger Kohlekörper oder Kohle enthaltender Körper. 

135 633. Bremer (Neheim a/Ruhr). 5.4.1901. Bogenlampe, deren Elektroden 

beide nach unten oder oben gerichtet sind. 

136095. Bremer (Neheim a/Ruhr). 21. 3. 1901. Bogenlampe für Schein- 

werfer. 

136096. Turnikoff & von Nesselrode (Saratow). 24.9.1901. Vorrichtung 

zur Regelung der Lichtbogenlänge von hintereinander geschalteten 
Bogenlampen. 

136 619. General Electric Company (Schenectadj ü. S. A.). 11. 4. 1902. 

Elektrische Lampe, bei welcher Gase oder Dämpfe von Quecksilber 

oder ähnlichen Substanzen zum Leuchten gelangen. 
136690. Deutsche Gesellschaft für Bremer-Licht (Neheim a/Ruhr). 

24. 2. 1901. Regelungsvorrichtung für Bogenlampen. 
136 794. Cuenod (Genf). 7. 1. 1902. Wechselstrombogenlampe mit zwischen 

Elektromagnetpolen infolge Foucault'scher Ströme sich drehenden 

Metalltrommeln. 

136 914. Anderson (Stockholm). 11. 3. 1902. Elektrische Bogenlampe mit 

zwei Lichtbogen zwischen drei Elektroden. 

137 305. Ren aud (Paris). 21.9.1901. Regelungsvorrichtung für Bogenlampen. 
137459. Codd (Nottingham). 10. 10. 1901. Elektrische Bogenlampe. 

137 507. Gebr. Siemens & Co. (Charlottenburg). 26.1.1902. Verfahren zur 
Beseitigung der durch den elektrischen Lichtbogen in der Luft er- 
zeugten schädlichen Stickstoffoxyddämpfe. 

137 788. Rasch (Potsdam). 28. 3. 1899. Verfahren zum Anlassen von Elek- 
trolytbogenlamgen. 

137 809. Key z er (Amsterdam). 6. 10. 1901. Verfahren zur Herstellung von 
Elektroden für Bogenlampen aus einem Karbid, welches von Wasser 
zersetzt wird. 

137 828. Schuckert & Co. (Nürnberg). 6.5. 1902. Bogenlampe mit Regelung 

durch Elektromotor. 
138018. 1 ^ , Q. ■p n /nk 1 ** u N 20. 2. 1902. 1 Zusatz zu 

138 019. J^"^"-^^"^""«^^"-^^*^^''^^**"^^^'^)- 28.3.1902. 1 137 507. 
138081. Societä Generale Italiana Edison di Elettricitä (Mailand). 

29. 6. 1901. Bogenlampe für mehrphasige Ströme. 



Deatsche Bogenlampenpateote. 281 

Nummer: 

138082. Gebr. Siemens & Co. (Charlotten barg). 20.2.1902. Rauchfilter für 
Bogenlampen mit rauchbildenden Elektroden. 

138347. Bremer (Neheim a/Ruhr). 23. 7. 1901. Zusatz zu 135011. 

138348. Conradty (Nürnberg). 20.3.1902. Bogenlichtkohle mit eingesetzten 

Glühstiften aus lichtemittierenden Stoffen. 
138467. Keyz er (Amsterdam). 8.9.1901. Bogenlampe mit Karbidelektroden. 
138580. Lejde (Dresden). 24. 9. 1901. Bogenlampe für photographische Zwecke 

mit einseitig geworfenem Lichtkegel. 
138722. General Electric Company (Schenectady Ü.S.A.). 31. 1. 1901. 

RegelnngsYorrichtung für auf gleiche Spannung regulierende Bogen- 
. lampen. 



Namenregister.') 



Abney 18, 175, 176. 

Abney uod Festiog 144. 

Acheson 149. 

Allard 162, 170. 

Allgemeine Elektrizitäts-Ge- 
sellschaft (Berlin) 155, 
246, 265. 

Andrews 20. 

Archereau 10, 11, 214, 215. 

Arons (Leo) 39, 44, 45, 46, 
52, 56, 57, 74, 75, 79, 
90, 120, 121, 128, 130, 
131, 133, 136, 146, 204, 
205, 206, 207. 

Ayrton (Frau Hertha) 19, 
21, 27, 28, 29, 30, 31, 
32, 33, 34, 35, 36, 38, 
39, 40, 41, 67, 68, 77, 
106, 107, 108, 110, 111, 
112, 122, 123, 135, 169, 
171, 172, 174, 250. 

Ayrton (W. E.) 171. 

Ayrton (W. E.) und Perry 
32, 39. 

Baldwin (Fräulein) 126. 

Basquin und Crew 207. 

Baumgardt 92. 

Beardiee 253. 

Becquorel (Edmond) 75, 
142, 143. 

Bell (Graham) 88. 

Belloc 3. 

Benardos 153, 154. 

Bermbach 42. 

Berthelot 202. 

Bezold 136. 

Blondel (Andre) 4, 58, 59, 
61, 63, 65, 72, 75, 79, 
111, 112, 115, 117, 118, 
121, 122, 132, 133, 135, 
159, 162, 164, 166, 170, 
171, 172, 174, 177, 178, 



Blondel (Andre). 

179, 182, 187, 190, 191, 
198, 200, 201, 249. 

Blondel und Broca 165. 
Blondel und Jigouzo 179, 

180, 181, 182, 187, 190. 
Blondel und Rey 174, 175, 

176. 
Borchers 153. 
Boxter 253. 
Bradley 209. 
Braun (F.) 85. 
van Breda 16. 
Bredig 15, 16. 
Bremer 13, 257, 258, 259, 

262, 264. 
Broca und Blondel 165. 
Brodhun 165. 
Brown (A. E.) 111. 
Brush 11, 12, 24, 221. 
Bunsen 9, 10, 165. 
Bumie (Beckit) 59, 146, 

186. 

Casselmann 10, 137, 138, 

139, 140, 158. 
Cavendish 208. 
Le Chatelier 144. 
Child 43. 
Children 147. 
Clausen und v. Bronk 88. 
Coerper 190, 200. 
Coffin 154. 

Corbino und Liga 134. 
Crew und Basquin 207. 
Groß und Shepard 37, 39, 

42, 54, 57, 106, 121, 

124. 
Crova 143. 

Daniell 3. 

Davy (Humphry) 1, 2, 9, 
15, 42, 137. 



Despretz 17, 147. 

Dewar 50, 143, 202, 208. 

Dubs 130. 

Duddell (W.) 5, 6, 7, 8, 
21, 67, 86, 87, 91, 93, 
94, 95, 101, 104, 110, 
111, 125, 182, 183. 

Duddell und Marchant 13, 
59, 62, 63, 64, 65, 66, 
70, 72, 111, 112, 118, 
119, 122, 187, 250. 

Duncan und Rowland 39. 

Duncan, Rowland und Todd 
38, 50, 51, 52. 

Edlund 7, 37, 38, 39, 40, 
42, 43, 124, 125, 126, 

127, 129, 134, 135. 
Eichberg (F.) und Kallir 59, 

114, 115, 123. 
Elster 165. 

Fabry und Perot 47. 
Festing und Abney 144. 
Feußner 13, 45, 125, 130, 

134. 
Fitzgerald 93. 
Fitzgerald und Wilson 17, 

50, 126. 
Fizeau und Foucault 18. 
Fleming undPetavel59, 184, 

185, 186, 187, 188, 189. 
Foley 126. 
Fontaine 217. 
Foucault 9, 119, 214. 
Foucault und Fizeau 18. 
Fredureau 197. 
Freedman 38. 

Frith und Rodgers 103, 111. 
Frith 39, 59. 
Fröhlich 38, 39, 40, 42, 

44, 50, 59, 68, 77, 127, 

128, 130. 



*) Die Namen des Patentverzeichnisses sind nicht in dem Namenregister 
aufgeführt. 



Namenregister. 



283 



Gaiffe 214. 

Gassiot 142. 

Gime 106. 

Gold 114, 120, 121, 122, 

131, 204. 
Görges 72, 105, 179, 182, 

183, 186. 
Granquist 133, 134. 
Gray und Wilson 144, 145, 

146. 
Grehant 203. 
Grosse 165. 

Grove 9, 10, 16, 43, 206. 
Guillaume 167. 
Gntrie und Reidhead 198. 
Guye (Gh. Eug.) und Mo- 

nasch (Berthold) 43, 45, 

53, 68, 75, 77, 78, 80, 

81, 136, 204, 205, 206, 

208, 212. 

Hardtmuth 23. 

Hare 15. 

Hartmann (0.) 92, 100, 104. 

V. Hefner-Alteneck 159, 214, 

218 
Helios, Elektr. - Akt.- Ges. 

Köln a/Rh. 179, 181, 200. 
V. Helmholtz 157. 
Hemsalech und Schuster 45. 
Heroult 153. 
Herschel (W.) 3. 
Herwig 15, 206. 
Herzfeld (Rudolf) 16, 21, 

56, 57, 109, 124, 132, 

135. 
Heskett 173, 174. 
Heubach (Julius) 67, 68, 

69, 70, 71, 72, 78, 111, 

112. 
Hewitt (Cooper) 47, 48, 116, 

123. 
Hittorf 3, 4. 
Hotchkiss 134. 
Howard 154, 253. 
Hrabowski 195. 

Jablochkoff 141, 212, 
Jamin 125, 141, 213, 262. 
Jamin und Maneuvrier 3, 

112, 113, 115, 118, 119, 

122, 202, 203. 
Jamin und Roger 79. 
Jandus 253. 
Janet 99, 259. 
Jehl 23. 
Jigouzo und Blondel 179. 



Jigouzo und Blondel 180, 
181, 182, 187, 188, 190. 

Joubert 39, 58, 60, 127, 
140, 170. 

Joung 157. 

Kallir und Eichberg (F.) 

59, 114, 115, 123. 
Körting und Matbiesen 24, 

194, 195, 199, 221, 233, 

237, 238, 241. 
Krizik 235. 
Krüß 165. 

liagrange und Hoho 135. 

Lambert 168. 

V. Lang (Victor), 39, 44, 

114, 128, 129, 130, 204. 
Latschinoff 39, 127. 
Leblanc 170. 
Lecher (Ernst) 26, 27, 44, 

45, 57, 106, 121, 122, 

124, 129, 136. 
Lehmann (0.) 18. 
V. Lepel 208. 
Lepsius 202. 
Liga und Corbino 134. 
Lori 250. 
Loutin 217. 
Lovejoy 209. 
Luggin 28, 29, 106, 125, 

130. 
Lummer 165. 

Lummer und Pringsheiml45. 
Luxenberg 220. 

Maneuvrier 3, 4, 5, 7. 
Maneuvrier und Jamin 3, 

112, 113, 115, 118, 119, 

122, 202, 203. 
Marchant und Duddell 13, 

59, 62, 63, 64, 65, 66, 

70, 72, 111, 112, 118, 

119, 122, 187, 250. 
Marks 251. 
Markus 214. 
Matteucci 16, 142. 
Matthews 190. 
Mersanne 217. 
Meyer (0. E.) 157. 
Michalke, Oehlschläger und 

Queißner 59, 72. 
Miles 11. 
Moigno 4. 
Moissan (Henri) 18, 144, 

147, 148, 150, 152, 153. 
Le Molt 10. 



Monasch (Berthold) und 
Guye (Ch. Eug.) 43, 45, 

53, 68, 75, 77, 78, 80, 
81, 136, 204, 205, 206, 
208, 212. 

Nakano 167. 
Napoli 10. 
Nebel 37, 39, 128. 
Nemst 49. 
Nerz 249. 
Niaudet 106. 

Oehlschläger, Michalke und 
Queißner 59, 72. 

Perot und Fabry 47. 
Perry und Ayrton (W. E.) 

Petavel und Fleming 59, 
184, 185, 186, 187, 188, 
189. 

Petroff 2. 

Pettinelli 120. 

Peukert 39, 42, 95, 97, 98, 
123, 125, 128. 

Potier 170. 

Priestley 208. 

Pringsheim und Lummer 145. 

Queißner, Michalke und 

Oehlschläger 59, 72. 
Qaet 139, 141. 

Raffard 196. 

Rasch (Ewald) 48, 49. 

v. Recklinghausen ' 47, 48. 

Reich 86, 92. 

Reidhead und Gutrie 198. 

Rey und Blondel 174, 175, 

176. 
de la Rive (August) 15, 17, 

54, 136, 140, 204. 
Rodgers undFrith 103, 111. 
Roger und Jamin 79. 
Rossetti 143. 

Rößler und Wedding 59, 
186, 187, 188, 190. 

Rousseau 163, 165. 

Le Roux 6, 124, 125. 

Rosemeyer 254. 

Rowland und Duncan 39. 

Rowland, Duncan und Todd 
38, 50, 51, 52. 

Ruhmer (Ernst) 85, 86, 88, 
90, 91. 



284 



Namenregister. 



Sahulka 74, 112, 113, 114, 

120. 
Salomonson- Wertheim 94. 
Schreihage 172, 173, 181. 
Schuckert & Co. 152, 196, 

235, 241, 247, 255. 
Schulze (Günther) 46, 57. 
Schuster und Hemsalech 45. 
SchwendJer 134. 
Semmola 4. 
Serrin 214. 
Shephard und Groß 34, 39, 

42, 54, 57, 106, 121, 

124. 
Short 253. 

Siemens (Ch. W.) 152. 
Gebr. Siemens & Co. 13, 

22, 23, 209, 262, 264. 
Silliman 15. 
Simon (H. Th.) 5, 83, 84, 

85, 86, 87, 88, 89, 91, 

92, 101. 
Slaby 154. 

Smith (Ch. F.) 59, 119. 
Staite (W. E.) 213, 253. 
Stefan 98. 

Steinmetz (Ch. Pr.) 59, 73. 
Stenger 122, 130, 131, 136, 

206. 
Stine 14. 



Stöhrer 214. 
Stokes 202. 

Tesla (Nikolaus) 95, 97, 98. 

Thomas 126. 

Thompson (Silvanus, P.) 18, 
20, 21, 27, 38, 39, 49, 
109, 138, 208, 226, 227. 

Thompson-Houston 24, 221. 

Thomson (J. J.) 150, 205. 

Tobey und Walbridge 59, 

Todd, Duncan und Rowland 

38, 50, 51, 52. 
Tommasi (Donato) 54. 
Tommasina (Thomas) 82. 
Tresca 170. 
Trotter 104, 109, 168, 169, 

177, 1%. 
Tyndall 142. 

Uppenbom (F.) 27, 39, 128, 

168, 170, 177. 
Union , Elektr. - Akt. - Ges. 

(Berlin) 251. 
Utzinger 241. 

Violle 15, 17, 18, 144, 146, 

159, 160, 175, 176. 
Vogel 136. 



Wahlström 197, 

Walbridge und Tobey 59. 

Walker 139. 

Wartmann 6. 

Way 47. 

Weber (Leonhard) 159, 161, 

165. 
Wedding (W.) 198, 203, 

251, 259, 260, 261, 262. 
Wedding und Rößler 59, 

186, 187, 188, 190. 
Wertheim-Salomonson 94. 
West (J.) 92. 
Wiedemann (G.) 136. 
Wild 124, 135, 165. 
Wilde 213. 
van der Willigen 4. 
Wills 208. 
Wilson und Gray 144, 145, 

146. 
Wilson und Fitzgerald 17, 

50, 126. 
Wimshurst 3. 
Wurts 49. 
Wybauw 169, 171. 

Zeidler (J.) 262, 264, 265. 
Zerener 141, 154, 155. 
Zuchristian 74, 121. 



Sachregister. 



Abbrand 11, 21, 22, 23, 24, 
49. 

Abkühlung 55, 56. 

Acetylen 202. 

Alkalien 13. 

Aluminium 43, 44, 45, 77, 
81, 114, 117, 204, 206. 

Ammoniumkarbonat 209. 

Ankerrückwirkung 59. 

Anode 14, 15, 16, 17, 146. 

Anodenhindernis 27, 43, 
46, 57. 

Antimon 49, 204. 

Atmosphäre aus: Kohlen- 
dioxyd 50. 

— — Schwefelkohlenstoff 

3, 202. 

Stickstoff 44, 45, 

50, 52, 205, 206. 
_. —Wasserstoff 110, 126, 
206, 207. 
Atomgewichte 45, 46. 
Aureole 18, 19, 20, 81, 208, 

250. 
Ausgleicher 227. 
Auslöschen des Lichtbogens 

4, 5, 66. 

Beleuchtung 158, 160. 

— direkte 193. 

— halbindirekte 194. 

— indirekte 193. 
Belichtung 158, 161. 
Blasmagnet 213. 

Blei 16, 45, 113, 204, 207. 
Blitzableiter von Wurts 50. 
Bogenbildung 2, 4, 228. 
Bogenlänge 19, 20, 21, 22, 

27, 37, 62, 67, 68, 69, 

76, 81, 82. 

— Regulierung 229. 
Bolometer 146. 

Bor 13. 



Borax 10. 
Boride 148. 
Borsäure 10. 
Bremerlampen 141. 
Brenndauer 22, 23, 24, 262. 
Buschelentladung 1. 

Carcellampe 160. 
Ceroxyd 147. 
Chlorzink 10. 
Chrom 148. 
Cyan 126. 
Cyanide 148. 

Dauerbrandlampen 24, 25, 
249-257. 

Diamant 148. 

Differentiallampen 218, 219, 
220, 235, 237, 245, 266. 

Direkte Beleuchtung 193. 

Diskontinuität der Entla- 
dung 44, 47, 65. 

Dochtkohlen 5, 8, 12, 13, 
14, 20, 22, 28, 29, 31, 
32, 35, 63, 65, 66, 69, 
104. 

Drehstrom 123, 152. 

Drosselspulen 225. 

Druck 3, 4, 5, 10, 45, 46, 
50, 51, 52, 53, 54, 56. 

Effekt 67, 69, 73, 78. 
Effektbogenlampen 208, 257, 

261, 266. 
Effektivwerte 66, 67, 69, 96. 
Effektkohle 13, 87, 158, 

203, 209, 257, 261, 265. 
Einbrennen 28, 29. 
Einzellichter 215. 
Eisen 15, 16, 43, 44, 45, 

77, 81, 82, 113, 117, 118, 

120, 204, 207. 



Eisenerze 148. 
Elektroden aus: 

— Aluminium 43, 44, 45, 
77, 81, 114, 117, 204, 
206. 

— Antimon 49, 204. 

— Blei 16, 45, 113, 204, 
207. 

— Eisen 15, 16, 43, 44, 
45, 77, 81, 82, 113, 117, 

118, 120, 204, 207. 

— Gold 15, 45, 77, 81. 

— Kadmium 44, 45, 53, 
77, 81, 204, 207. 

Kalk 48. 

— Kupfer 5, 6, 8, 15, 16, 
43, 44, 45, 53, 54, 56, 
57, 75, 77, 78, 79, 80, 
81, 113, 117, 118, 120, 
207, 208. 

— Magnesium 45, 53, 77, 
81, 204, 206, 207. 

— Magnesia 48. 

— Messing 16. 

— Nickel 44, 45, 77, 81, 
204. 

— Platin 15, 16, 43, 44, 
45, 55, 77, 81, 204, 
207. 

— Quecksilber44,46,113, 

119, 146. 

— Silber 7, 16, 43, 44, 
45, 56, 57, 77, 80, 81, 
119, 120, 204, 205, 
207. 

— Thoroxyd 48. 

— Wismut 43, 49. 

— Zink 16, 44, 45, 49, 
117, 118, 207. 

— Zinn 16, 43. 

— Zirkonxyd 48. 
Elektrodendistanz 62, 67, 

69, 76, 80. 



286 



Sachregister. 



Elektroljtbogenlicht 48, 49. 

Elektromagnete 226. 

Elektromotorische Gegen- 
kraft 37, 38, 72, 73, 124 
bis 136. 

Elektroradiophon 82. 

EntzündoDg des Bogens 2, 
228 

Erdalkalien 46. 

Erdmagnetismas 137. 

Ersatz der Kohlen 231. 

Ersatzwiderstand 222. 

Erzeugung des Lichtbogens 
2, 228. 

Fabrikation der Kohlenstifte 

11. 
Färbung des Lichts 10, 13, 

48, 54, 157. 
FixpunkÜampen 231. 
Flammenbogenlampen 257, 

262. 
Flimmern 182. 
Fluorsalze 13. 
Funken 4, 5, 46, 75, 78, 

81. 
Funkenbildung 8. 
Funkenentladung 1. 
Funkenstrecken 6. 

Gasflammen 3. 

Gassäule des Lichtbogens 
26, 27, 28, 42, 43, 46, 
57, 63, 64, 65, 66, 67, 
146. 

Gegenelektromotor. Kraft 
37, 38, 72, 73, 122, 124, 
bis 136. 

Geißler'sche Röhren 2, 17. 

Geräusch 10. 

Gewichtsverlust der Elek- 
troden 16. 

Glanz 158, 160. 

Gleichstromlampen 12, 233, 
235, 237, 238. 

Glimmentladung 3, 136. 

Glocken 191. 

Gold 15, 45, 77, 81. 

Graphit 13, 15, 18, 148, 
149. 

Gruppenschaltung 225. 

Gummi 9. 

Halbindirekte Beleuchtung 

194. 
Handregulatoren 211, 212. 
Hardtmuth'scher Sparer 24. 



Hanptstromlampen 213, 214, 

215, 216. 
Hefnerlampe 159. 
Hintereinanderschaltung 

221, 222, 223. 
Hochspannung 4, 5, 6, 75, 

76, 77, 78, 79, 80. 
Holophanglasglocken 196, 

199, 201. 
Holzkohle 9, 15. 
Holtz'sche Influenzmaschine 

3, 16. 
Homogenkohle 9, 11, 13, 

14, 20, 28, 30, 31, 34, 

35, 36, 61, 66, 104. 
Hufeisenmagnet 139. 
Hysteresis 104. 

Indirekte Beleuchtung 193. 
Intensiyflammenbogenlamp. 

263. 
Iridium 147. 

Kadmium 44, 45, 53, 77, 

81, 204, 207. 
Kalciumkarbid 150, 151, 

152, 257. 
Kalciumsalze 13, 257. 
Kalium 13. 
Kaliumsalze 10, 14. 
Kalk 148, 257. 
Karbide 148. 
Karborund 149. 
Kathode 15, 16, 17, 18, 

75. 
Kathodenhindemis 27, 43, 

57. 
Kern des Bogens 18, 20. 
Kerzen 212, 213. 
Klarglasglocken 191, 196, 

198, 199. 
Klettern 76, 77. 
Kochsalz 10, 65. 
Kohärer 100. 
Kohlendioxyd 50, 57, 110, 

202 249. 
Kohlenoxyd 202, 203, 249. 
Kohlenelektroden 1, 3, 5, 

7, 9, 18, 43, 55, 79. 
Kohlenwasserstoffe 126. 
Kondensator 5, 7, 86, 88, 

91, 93, 95, 98, 123, 183. 
Konstante a 37, 38, 44, 45, 

49, 50, 54, 55, 68, 77, 

124-136. 

- b 37, 38, 68, 77. 
Kraftlinien 92. 



Krater 15, 17, 18, 19, 20, 
24, 29, 36, 42, 50, 89, 
109, 145, 257. 

Krateroberfläche 18, 19, 20, 
36. 

Kratertiefe 19, 20. 

Kritischer Druck 52. 

Kritische Zone 80, 81, 82. 

Kügelchen 19 

Kupfer 5, 6, 8, 15, 16, 43, 
44, 45, 53, 54, 56, 57, 
75, 77, 78, 79, 80, 81, 
113, 117, 118, 120, 207, 
208. 

Kupferüberzug 12. 

Kurzschlußvorrichtnng 221, 
222. 

Lauschender Lichtbogen 91, 

92. 
Leistungsfaktor 60, 61, 62, 

69, 70, 71, 72, 73. 
Leuchtkraft 47, 54. 
Leuchtzusätze 13, 262. 
Leydener Flasche 3, 16. 
Lichtausbeute 48, 49, 168, 

171, 173, 251, 260. 
Lichtausstrahlung 67, 168, 

177. 
Lichtbogenklavier 94. 
Lichtintensität 14, 158. 
Lichtmenge 158, 159, 160. 
Lichtquelle 158. 
Lichtstärke 14, 158, 160, 
161. 
— mittlere hemisphärische 

163, 171. 
sphärische 49, 162, 

172, 178, 180. 
Lichtstreuende Glocken 191. 
Lichtstrom 158, 160. 
Löten 153, 154, 155, 156. 
Luftleerer Raum 3. 
Lumen 160. 
Lumenmeter 164, 166. 
Lux 160. 

Magnesia 48. 

Magnesium 45, 53, 77, 81, 

2Ö4, 206, 207. 
Magnesiumsalze 13. 
Magnet 93, 138, 226. 
Magnetische Rotation 139. 
Magnetisches Gebläse 262. 
Messing 16« 
Metallelektroden 5, 6, 9, 

17. 43, 57, 74-83. 



Sachregister. 



287 



Metalloxyddampf 49. 

Mikrophon 5, 84, 89, 91, 
92. 

Mikrophonströme 83, 85, 
86, 87. 

Mittlere hemispbär. Licht- 
stärke 163, 171. 

— sphärische Lichtstärke 
49, 162, 172, 178, 180. 

Molybdän säure 147. 
Momentanwerte 65, 66, 79, 

183. 
Musikalischer Lichtbogen 

93, 94, 99. 

Natriumsalze 10, 14. 
Natriumsilikat 13. 
Nebenschlußlampen 12, 217, 

218, 233, 266. 
Nickel 44, 45, 77, 81, 204. 
Nitride 206. 
Normale Zone 76, 77, 78, 

80, 81, 82. 
Normalkerze (englische) 160. 

Ökonomie 167, 168. 

Ofen 151. 

Ohm'sches Gesetz 36. 

Opalglasglocken 192, 193, 
196, 199. 

Opalinglasglocken (Opal- 
ubeifangglasglocken) 192, 
193, 198, 199, 201. 

Oscillograph 59. 

Oxydbudung 43. 

Oxydschicht 77. 

Parabolreflektor 89, 90. 
Parallelschaltung 223, 224. 
Pech 10. 
Periodenzahl 66, 67, 70, 

71, 73, 74, 97, 187. 
Petroleumkoks 11, 12. 
Phasenverschiebung 70, 71, 

72, 73. 
Photographophon 90. 
Photometer 146, 164, 165. 
Photometrische Einheiten 

159, 160. 

— Größen 158. 

— Messungen 73, 259. 
Phosphorbronze 118. 
Pilz 21, 109. 

Platin 15, 16, 43, 44, 45, 
55, 77, 81, 204, 207. 

Polarisation 37, 38, 125, 
126. 



Projektionslampen 211, 247. 
Prüfung der Kohle 14. 
Prufstäbchen 26, 27, 56, 

63. 
Pyr 159. 

Quadrantenelektrometer 6. 

Quarz 149. 

Quecksilber 44, 46, 113, 

119, 146. 
Quecksilberlampe 46, 47, 

48, 90, 123. 

Reflektor 22, 23, 158, 193, 

194, 200, 246. 
Regulator 22. 
Regulierung der Bogenlänge 

229. 
Reihenschaltung 221, 222, 

223. 
Retortenkohle 9, 10, 11. 
Rotierender Spiegel 78, 79, 

82, 138. 
RühmkorfiPscher Apparat 3. 
Ruhige Zone 30. 
Ruß 11. 

Salpetersäure 208, 209. 
Sauerstoff 4, 24, 110. 
Schallwellen 84, 90, 91. 
Schatten Wirkung 21. 
Scheinbarer Widerstand 36, 

37, 38, 73, 220. 
Scheinwerfer 231, 248, 249, 

260. 
Schmelzen 18, 43. 
Schwefelkohlenstoff- 3, 202. 
Schwefelsäure 10. 
Schweißen 153, 154. 
Schwingungsdauer 73. 
Selbstinduktion 72, 86, 93. 
Selbstinduktionskoeffizient 

99. 
Selenzelle 88, 89, 90, 91. 
Siedepunkt 45. 
Silber 7, 16, 43, 44, 45, 

56, 57, 77, 80, 81, 119, 

120, 204, 205, 207. 
Silicate 9, 13. 
Silicide 148. 
Silicium 13, 149. 
Siliciumkarbid 148, 149. 
Spannungsgefälle 26, 27. 
Spannungskurven 58, 59, 

60, 61, 65, 66, 68, 70, 
71, 72. 
Spektrallinien 46. 



Spektrum 48, 126, 145. 
Sprechender Lichtbogen 83, 

88, 90, 92. 
Sublimieren 18, 148. 
Summen 81, 104, 105. 
Stabilität des Lichtbogens 5. 
Steinkohle 9. 
Steinkohlenteer 11. 
Stickstoffatmosphäre 44, 45, 

50, 52, 205, 206. 
Stickstoffoxyde 208, 209. 
Stickstoffperoxyd 207, 208. 
Stickstoffsalze 209. 
Stromdichte 20, 174, 175, 

176, 181. 
Stromkurven 58, 59, 60, 

68, 70, 71, 72. 

Tangentenbussole 113, 114. 
Telephon 54, 82, 84, 88, 

89, 91, 92, 
Telephonie ohne Draht 88. 
Temperatur 12, 17, 18, 43, 

48, 50, 54, 55, 57, 75, 
142, 143, 144. 

Thermoelektrische Gegen- 
kraft 72, 124. 

Thoroxyd 48. 

Titan 148. 

Töne 54. 

Transformator 83, 85, 86, 
89, 100, 225. 

Transport der Materie 15, 
16. 

Übergangswid erstand 128. 
Ultraviolette Strahlen 16. 
Umformer 95. 
Unruhige Zone 30, 75, 76. 
Uran 148. 

Vakuum 2, 51, 52. 
Vanadin 148. 
Verdampfungstemperatur 

17, 18, 50, 122. 
Vereinskerze (deutsche) 160. 
Verlöschen des Lichtbogens 

4, 5. 
Verunreinigungen in den 

Kohlen 14. 
Vorschaltwiderstand 224, 

225. 

Wärmeleitfähigkeit 6, 55, 
74, 75, 121, 146. 



288 



Sachregister. 



Wasser 9, 15. 
Wasserglas 13. 
Wasserstoff 110, 126, 206, 

207. 
Wechselstrom 20, 21, 22, 

45, 53, 57-123, 125, 

139, 140, 146, 147, 177 

bis 190, 200, 201. 
Wechselstromlampen 12, 

226, 241, 245, 246, 

247. 
Wellenlängen 90, 259. 



Widerstand des Lichtbogens 
36, 128. 

Wirkungsgrade der Bogen- 
lampen 167. 

Wismut 43, 49. 

Wolframsäure 147. 

Zink 16, 44, 45, 49, 117, 

118, 207. 
Zinkchlorid 10. 
Zinn 16, 43. 
Zirkon 148. 



Zirkonoxjd 48. 

Zischen 31, 50, 67, 106, 

107, 108, 109, 110, 111, 

112. 
Zone; kritische 80, 81, 82. 

— normale 76, 77, 78, 80, 
81, 82. 

— ruhige 30. 

— unruhige 30, 75, 76. 
Zuckersirup 10. 
Zwischenlichter 167. 



Buchdruckerei von Gustav Schade (Otto Francke) in Berlin N. 



Verlag von Julius Springrer in Berlin N. 

Die Wechselstromtechnik. 

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Transformatoren fUr Wechselstrom- und Drehstrom. 

Eine Darstellung ihrer Theorie, Konstruktion und Anwendung. 
Von Gisbert Kapp. 

Zweite, vermehrte und verbesserte Auflage. 
Mit 165 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand geb. Preis M. 8,—. 

Elektromotoren für Gleichstrom. 

Von Dr. G. Roessler, 

Professor an der Eönigl. Technischen Hochschule zu Berlin. 
Zweite, verbesserte Auflage. 

Mit 49 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand geb. Preis M. 4,—. 

Elektromotoren für Wechselstrom und Drehstrom. 

Von Dr. G. Boessler, 

Professor an der Königl. Technischen Hochschule zvl Berlin. 
Mit 89 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand geb. Preis M. 7, — . 

Zu beziehen durch jede Buchhandlung. 



Verlag von Julius Springer In Be rlin N, 

Die künstlichen Kohlen 

für elektrotechnische und elektrochemische Zwecke, 
ihre Herstellung und Prüfung. 
Von Dp, Julius Zellner, 

Professor der Chemie an der Staatsgewerbesohnle in Bielitz. 
Mit 102 Abbildungen im Text. — Preis M. 8,— ; in Leinwand gebunden M. 9,—. 

Hilfsbuch für die Elektrotechnik. 

Von C. Grawinkel und K, Strecker. 

Unter Mitwirkung von 

Borchers, Eulenberg, Fink, Pirani, Seyffert, Stockmeier und H. Sirecker 

bearbeitet and herausgegeben von 

Dr, K. Strecker, 

Kaiser]. Ober*Telegrapheningeniear, 

Professor und Dozent a. d. Technischen Hochschule za Berlin. 

Sechste, vermehrte und verbesserte Auflag e. 

Mit 330 Figuren im Text — In Leinwand gebunden Preis M. 12,—. 

Herstellung und Instandhaltung elektrischer Licht- 
und Kraftanlagen. 

Ein Leitfaden auch für Nichttechniker. 
Herausgegeben unter Mitwirktmg von O. Görling und Michalke 

von S. Frbr. v. Gaisberg. 

In Leinwand gebunden Preis M. 2,—. 

Die Beleuchtung von Eisenbahn -Personenwagen 

mit besonderer Berücksichtigung der Elektrizität. 
Von Dr. M. Büttner. 

Mit 60 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand gebunden Preis M. 5,—. 

Handbuch der elektrischen Beleuchtung. 

Bearbeitet von 

Jos. Herzog, und Ol. Feldmann, 

Budapest. Köln a. Rh. 

Zweite, vermehrte Auflage. 

Mit 517 Abbüdimgen. — In Leinwand gebimden Preis M. 16, — . 

Verteilung des Lichtes und der Lampen 

bei elektrischen Beleuchtungsanlagen. 

Ein Leitfaden für Ingenieure und Architekten. 

Von Jos. Herzog und Cl. Feldmann. 

Mit 35 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand gebunden Preis M. 3,—. 

Die Berechnung elektrischer Leitungsnetze 

in Theorie und Praxis. 

Bearbeitet von 

Jos. Herzog und Cl. Feldmann. 

Zweite, vollständig umgearbeitete und sehr vermehrte Auflage in zwei Teilen. 
Erster Teil: Strom- und Spannungsverteliung in Netzen. 

Mit 269 Abbildungen. — In Leinwand gebunden Preis M. 12,—. 
Der zweite Teil: Die Dimensionierung der Netze wird noch im Jahre 1903 
erscheinen. 

Zu beziehen durch jede Buchhandlung. 



Verlag von Julius Springer in Berlin N. 

Die Arbeitsweise der Wechselstrommaschinen. 

Für Physiker, Maschineningenieure und Studenten der Elektrotechnik. 
Von Fritz £mde* 

Mit 32 in den Text gedruckten Figuren. — Preis M. 2,40 ; in Leinwand geb. M. 3,—. 

Die elektrischen Wechselströme. 

Für Ingenieure und Studierende bearbeitet. 
Von T. H. Blalcesley. 

Autorisierte Übersetzung von C.P. Feldmann. 
Mit 31 Textfiguren. — In Leinwand gebunden Preis M. 4, — . 

Theorie der Wechselströme in analytischer und 
graphischer Darstellung. 

Von Fr. Bedell und A. C Crebore. 

Autorisierte deutsche Übersetzung von Alfred H. Bucherer. 
Mit 112 Textfiguren. — In Leinwand gebunden Preis M. 7,—. 

Die Bahnmotoren für Gleichstrom. 

Ihre Wirkungsweise, Bauart und Behandlung. 
Ein Handbuch für Bahntechniker von 
M. Mttller, und W. Mattersdor£f 

Oberingeniear der Westinghoase-EIektrisit&ts- Abteilungsvorstand 

Aktiengesellschaft. der Allgemeinen Blektrizit&ts-Gesellschaft. 

Mit 231 in den Text gedruckten Figuren imd 11 lithogr. Tafeln, 
sowie einer Übersicht der ausgeführten Typen. 
In Leinwand gebunden Preis M. 15.—. 

Elektromechanische Konstruktionen. 

Eine Sammlung von Eonstruktionsbeispielen 

und Berechnungen von Maschinen und Apparaten für Starkstrom. 

Zusammengestellt und erläutert 

von Gisbert Kapp. 

Zweite, verbesserte und erweiterte Auflage. 

Mit 36 Tafeln imd 114 Textfiguren. — In Leinwand geb. Preis M. 20,—. 

Elektromechanische Konstruktions-Elemente. 

Skizzen, herausgegeben von 
Dr. G. KUngrenbergr» 

Professor nnd Dozent an der KOnlgl. Technischen Hochschule sa Berlin. 
===== Erscheint in Lieferungen zum Preise von je M. 2,40. — 



Bisher sind erschienen: Lieferung l, 2, 8 (Apparate) und 6 (Maschinen). 
Jede Liefemng enth&lt 10 Blatt Skizzen in Folio. 

Der Drehstrommotor. 

Ein Handbuch für Studium und Praxis. 
Yon Julius Heubaeby 

Chef- Ingenieur. 
Mit 163 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand geb. Preis M. 10,- 

Zu beziehen durch jede Buchhandlung. 



Verlasr vod Julius Springer In Berlin X. 

Kurzes Lehrbuch der Elektrotechnik. 

Von Adolf Thomälen, 

Blektroingenienr. 
Mit 277 Abbildungen im Text. — In Leinwand geb. Preis M. 12,—. 

Anlasser und Regler fUr elektrische Motoren 
und Generatoren. 

Theorie, Konstruktion, Schaltung. 
Von Rudolf Krause, 

Ingenieur. 
Mit 97 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand geb. Preis M. 4,—. 

Messungen an elektrischen Maschinen. 

Apparate, Instrumente, Methoden, Schaltungen. 
Von Budolf Krause, 

Ingenieur. 
Mit 166 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand geb. Preis M. 5,—. 

Leitfaden zur Konstruktion von Dynamomaschinen 

und zur Berechnung von elektrischen Leitungen. 
Von Dr. Max Corsepius. 

Dritte, vermehrte Auflage. 
Mit 108 in den Text gedr. Figuren und 2 Tabellen. — In Leinwand geb. Preis M. 5,—. 

Die Akkumulatoren für Elektrizität. 

Von Prof. Dr. Edmund Hoppe. 

Dritte, neubearbeitete Auflage. 
Mit zablr. in den Text gedr. Abbildungen. — Preis M. 8, — ; in Leinwand geb. M. 9, — . 

Das Elektrische Kabel. 

Eine Darstellung 

der Grundlagen für Fabrikation, Verlegung und Betrieb. 

Von Dr. C. Baur, 

Ingenieur. 
Mit 72 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand geb. Preis M. 8,—. 

Schaltungsarten und Betriebsvorschriften 

elektrischer Licht- und Kraftanlagen 
unter Verwendung von Akkumulatoren. 

Zum Gebrauche für Maschinisten, Monteure und Besitzer elektrischer Anlagen, 

sowie für Studierende der Elektrotechnik 

von Alfred Kistner. 

Mit 81 in den Text gedruckten Figuren. — In Leinwand geb. Preis M. 4,—. 
Zu beziehen durch jede Buchhandlung. 



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